Магнитный структуроскоп

 

МАГНИТНЬШ СТРУКТУРОСКОП, содержащий последовательно соединенные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор , источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходуисточника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к. второму выходу коммутатора , отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, он снабжен амплитудным детектором, включенным мелщу выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала запуска, ключом и цифровым измерителем тока, подключенными к выходу первого компаратора, последовательно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором,включенными между выходом, второго компаратора и вторым входом регистратора , последовательно соединенными формирователем сигнала управления TOKQM размагничивания и преобразователем напряжение - ток, включенными между вторым . выходом первого компаратора и измерительным входом цифрового измерителя.тока, генератором . тока, подключенным к измерительному . входу цифрового измерителя токами бло-й ком управления, подключенным соответственно к вторым входам неточна-, f/l ка намагничивающего тока, реле,формирователя сигнала управления током, размагничивания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход феррозонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора - к третьему входу регистраторау управляющий вход ключа - к выходу крммутатора, выход преобразователя напряжение-ток к третьему входу реле, а третий вход формирова теля сигнала управления .током размагничивания - к третьему выходу коммутатора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09). (11) З1511 G 01 N 27/72 E |4 %

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3636546/25 — 28 (22) 25.08..83 (46) 07.12.84,Бюл. У 45 (72) В.В.Клюев, В.Ю.Соснин, А.П.Дегтерев, В.П.Есилевский, Д.Ю.Буслаев и И.Ю.Еремеева (7 1) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620..179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 519626, кл. G 01 N 27/80, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 898317, кл. G 01 N 27/80, 1982. (54)(57) МАГНИТНЫЙ СIPYKTYPOCKOII, содержащий последовательно соединенные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходу источника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к.второму выходу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и быстродействия, он снабжен амплитудным детектором, включенным между выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала запуска, ключом и цифровым измерителем тока, подключенными к выходу первого компаратора, последова-, тельно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором,включенными между выходом. второго компаратора и вторым входом регистратора, последовательно соединенными фор" мирователем сигнала управления током размагничивания и преобразователем напряжение — ток, включенными между вторым . выходом первого компаратора и измерительным входом цифрового измерителя. тока, генератором . тока, подключенным к измерительному . входу цифрового измерителя тока,и бло-Я ком управления; подключенным соот-, ветственно к вторым входам источника намагничивающего тока, реле, формирователя сигнала управления током. размагничивания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход феррозонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора — к третьему входу регистратора управляющий вход ключа — к выходу крммутатора, выход преобразователя напряжение-ток — к третьему входу реле, а третий вход формирователя сигнала управления,током размагничивания — к третьему выходу коммутатора.

)54

1 )128

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано. для неразрушающего контроля качества термической и химико термической обработ- 5 ки, .твердости и других физико-механических свойств, имеющих корре-. ляционную связь с коэрцитивной силой нли с намагниченностью материала контролируемого объекта. 10

Известно устройство, используемое для контроля структуры после различных видов термообработки, содержащее источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими 15 обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный измеритель, коммутатор и регистратор1.1 .

Однако это устройство не обеспечи- 20 вает высокопроизводительного контроля из-за недостаточного быстродействия, при этом используют только один информативный параметр — коэрцитивную силу. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитный структуроскоп, содержащий последовательно соединенные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подклю-, ченный ко второму выходу источника

35 опорного напряжения и регистратор, подключенный ко второму выходу комму.татораГ2 .

Ф

Однако использование в известном устройстве фазочувствительного из- 40 мерителя, содержащего выпрямительные элементы, а также налйчие собственной коэрцитивной силы магнйтопровода электромагнита обуславлиsaNT недостаточную чувствительность 45 при контроле изделий из магнитномягких материалов.

Кроме того, включение перед компараторами интегрирующего звена снижает быстродействие устройства в режим ме разбраковки.изделий по схеме . "годная-брак" .

Целью изобретения является повышение чувствительности.и быстродействия. контроля. 55

Поставленная цель достигается ,тем, что-магнитный..структуроскоп, содержащий последовательно соединен2 ные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, . второй компаратор, подключенный к второму выходу источника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к второму выходу коммутатора, снабжен амплитудным детектором, включенным между выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала за- . пуска, ключом и цифровым измерителем .тока,. подключенными к выходу первого компаратора, последовательно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором, включенными между выходом второго компаратора и вторым входом регистратора, последовательно соединенными формирователем сигнала управления током размагничивания и преобразователем напряжение — ток, включенными между вто- рым выходом первого компаратора и измерительньрч входом цифрового иэмери теля тока, генератором тока, подключенным к измерительному входу цифрового измерителя тока, и блоком управления, подключенным соответственно к вторым входам источника намагничивающего тока, реле, формирователя сигнала управления током размагничивания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход ферро-. зонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора — к третьему входу регистратора, управляющий вход ключа — к выходу коммутатора, выход преобразователя напряжение — ток — к. третьему входу реле, а третий вход формирователя сигнала управления током размагничивания — к третьему выходу коммутатора.

На чертеже приведена структурная схема магнитного структуроскопа.

Структуроскоп содержит источник 1 намагничивающего тока, электромагнит 2, феррозонд 3, соединенный своими обмотками 4 с контактами реле 5, амплитудный детектор 6 компенсационного типа, связанный своим входом с измерительной ббмоткой феррозонда 3 и с третьими входами компараторов

7 и 8, а выходом — со вторыми входамн этих компараторов, одновибраторы

154 4 мирователь 19. При этом на выходе формирователя 19 действует сигнал логической единицы, который поступает через замкнутый ключ 22 на управляющий вход цифрового измерителя 18 тока и обеспечивает его работу в режиме внутреннего автоматического запуска.

Одновременно с включением реЛе 5 через обмотки 4 электромагнита формируются источником 1 импульсы тока, намагничивающие контролируемое изделие.

После завершения формирования им пульсов намагничивающего тока реле 5 .

;обесточивается, подключая обмотки 4 электромагнита 2 к выходу преобра- . зователя 16 "напряжение-ток".

Одновременно с этим включается возбуждение феррозонда 3 и разбло кируется формирователь 15 сигнала управления током размагничивания., Включение тока возбуждения феррозонда вызывает появление на входе амплитудного детектора 6 разнополярного переменного напряжения, разность положительной и отрицательной амплитуд которого пропорциональна величине остаточной намагниченности контролируемого изделия.

Измерительная обмотка ферроэонда 3 подключена ко входу амплитудного детектора 6 таким образом, чтобы формируемое на выходе амплитудного детектора постоянное напряжение повторяло меньшее по модулю амплитудное значение входного сигнала.

В процессе размагничивания контролируемого изделия меньшая по модулю амплитуда возрастает, а большая убывает, а их,полное .выравнивание достйгается в момент обращения в нуль остаточной намагниченности в магнитной цепи электромагнита., Структуроскоп работает следующим образом.

Коммутатором 21 задается один из двух предусмотренных режимов работы 4) структуроскопа: "Контроль по коэрцетивной силе" либо "Контроль по намагниченности".

В режиме контроля по коэрцетивной силе коммутатор 21 отключает выход- 45 ные напряжения источника 14. опорного напряжения, блокирует работу регистратора 13., замыкает ключ 22, подает сигнал разрешения логической единицы на второй вход формирователя 50

15. После установки электромагнита. 2 на контролируемую деталь блок 20 управления включает реле 5, которое ,своими контактами подсоединяет обмотки 4 электромагнита к источнику 1 55 намагничивающего тока, подает сигнал блокировки на второй вход формирователя 15 и сигнал разрешения на фор3 1128

9 и 10, поцключенные своими входами к выходам соответственно компарато- ров 7 и 8, а выходами — к входам соответственно детекторов 11 и 12 среднего значения, связанных своими выходами с сигнальными входами регистратора 13, источник 14 опорного напряжения, выходы которого соеди« иены -с соответствующими первыми вхо.— дами компараторов 7 и 8, формирова- 1р тель 15 сигнала управления током размагничивания, присоединенный сигнальным входом к выходу компаратора 8, а своим выходом -. к входу преобразователя 16 напряжение-ток, соединен- 15 ного своим выходом с выходом генератора 17 тока, с измерительным входом цифрового измерителя 18 тока и с контактами реле 5, формирователь 19 сигнала запуска цифрового измерителя 18 тока, связанный первым и вторым своими входами соответственно с выходом детектора 12 среднего значения и вторым управляющим входом формирователя 15 сигнала управления током 25 размагничивания, блок 20 управления, соединенный с источником 1 намагничивающего тока, обмоткой реле 5 и вто-. рым управляющим ьходом формирователя.г

15 сигнала управления током раэмагни-З чивания, а также коммутатор 21, соединенный с управляющими входами. регистратора 13, источника 14 опорного напряжения, ключа 22 и с третьим входом формирователя 15 сигнала управления током размагничивания.

Таким образом, амплитудный детектор преобразует в постоянное напряжение возрастающее в процессе.размагничивания амплитудное значение входного сигнала, что обуславливает

его весьма высокое быстродействие.

Компараторы 7 и 8 преобразуют разность амплитуд сигнала ферроэон" да 3 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды ,длительность которых уменьшается по

1 мере уменьшения разности амплитуд.

Выходные импульсы компараторов преобразуются одновибраторами 9 и 10 в импульсы постоянной длитель11281 ности, которые, в свою очередь, преобразуются в постоянное напряжение детекторами. среднего значения

11 и 12. С выхода компаратора 8 импульсы поступают на вход формирова- 5 теля 15, в котором формируется на.пряжение, пропорциональное полю размагничивания °

С помощью преобразователя 1б напряжение преобразуется в ток размагничивания, подаваемый через контак-ты реле 5 в обмотки электромагнита 2 и измеряемый цифровым измерителем 18 тока.

В момент, когда остаточная намагниченность в магнитной цепи, образованной контролируемым изделием и магнитопроводом электромагнита, обращается в нуль, амплитуды выходного сигнала феррозонда 3 выравниваются, 2О импульсы на выходе компаратора,исчезают, нарастание напряжения на выходе формирователя 15 прекращается, исчезает напряжение на выходе де,текторов среднего значения.

Исчезновение выходного напряжения детектора 12 приводит к формированию сигнала на выходе формирователя

19 сигнала запуска .цифрового измери30 теля тока, Этот сигнал, поступая через замкнутый ключ 22 на управляющий вход цифрового измерителя 18, переводит его в режим запоминания значения тока, qr соответствующего моменту исчезновения остаточной намагниченности контролируемого изделия и пропорционального его коэрцетивной силе.

Одновременно с этим выходной сигнал формирователя.19 и показание цифрового измерителя в цифровом коде подаются на выходной разъем. струк" турбскопа для ввода в цифровые устрокства обработки данных.

Нажатием кнопки "Сброс" блока 20, 45 управления последний возвращается в исходное состояние, сбрасывая ток размагничивания до нуля, блокируя третий вход формирователя 15 и переводя вновь в режим внутреннего автоматического запуска. цифровой измеритель 18 тока.

В режиме контроля по нииагниченности .коммутатором 21 включаются выходные напряжения источника 14 опор ного напряжения подается сигнал разрешения на регистратор 13,. размыкается ключ 22, что обуславливает работу цифрового измерителя 18 в режиме непрерывного измерения тока, н подачей сигнала логического нуля переводится в режим формирования постоянного выходного напряжения формирователь 15 сигнала управления током размагничивания.

В этом режиме с выхода формирователя 15 на преобразователь 16 подается постоянное напряжение, величину которого можно регулировать в процессе. контроля.

При установке электромагнита на эталонное изделие с номинальным значением контролируемого параметра в формирователе 15 устанавливается такое значение тока размагничивания, при котором исчезают импульсы на выходах компараторов 7 и 8, о чем свидетельствует показание

"Норма" регистратора 13.

В этом положении цифровой измеритель 18 отображает значение размагничивающего тока, пропорционального коэрцетивной силе эталонного изделия с номинальным значением контролируемого параметра.

Описанная. установка размагничивающего тока по номинальному эталону производится при нулевых значениях напряжений поступающих на входы кэмлараторов с источника 14 опорного напряжения,, что обеспечивается переменными резисторами (не показаны), включенными на выходах источника опорного напряжения с целью регулирования уровня напряжения.

С.;помощью этих резисторов по эталонным изделиям с верхним и нижним допустимыми значениями контролируемых параметров выставляются напряжения, соответствующие верхней (на входе компаратора.7) и нижней (на входе компаратора 6) границам зоны годности.

Если значение контролируемого параметра превьппает верхнее допустимое значение, то одновременно на выходах двух компараторов появляется импульсный сигнал, что классифицируется регистратором 13 как "Больше нормы", Отсутствие сигнала на выходах компараторов свидетельствует о выходе контролируемого параметра за нижний допустимый предел, при этом регистратор сигнализирует "Меньше нормы".

1 28154

Составитель В.Филинов

Техред М. Надь Корректор О.Тигор

Редактор Т.Коссей

Заказ 902 1/32. Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нйб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

С помощью генератора 17 тока в обмотках электромагниra создается постоянный ток смещения, компенсирующий коэрцетивную силу магнитопро.вода электромагнита, что способствует повышению чувствительности структуроскопа при контроле изделий из магнитно-мягких материалов, коэрцетивная сила которых может оказаться соизмеримой с коэрцетивной силой магнитопровода электромагнита.

Магнитный структуроскоп позволяет ! производить контроль как по коэрцетивной силе, так и по величине остаточной намагниченности изделия, при этом результат контроля фиксируется автоматически..

Структуроскоп позволяет птыковать его с мини-ЭВМ, с целью обработки результатов контроля и получения комплексных показателей качества контролируемой. продукции.