Устройство для дефектоскопии магнитоупорядоченных материалов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с помощью ультразвуковых волн и может быть использовано для обнаружения локаль- laix дефектов при контроля магнитоупорядоченных материалов, применяемых в радиоэлектронике. Цель изобретения - повьпиение чувствительности. С помощью данного устройства производят измене {ия внетттиго магнитного поля посредством электромагнита 6, питающегося от источника 8 тока нИзкой частоты. Это поле воздействует на контролируемый материал 7, в разных областях которого возникает магнитоакустический резонанс. Определяют форму линии магнитоакустического резонанса и распределение внутреннего магнитного поля в материале 7 и но резким изменен11ям полученных значений судят о наличии дефектов. Индикатор 4 позволяет осуществить привязку индицируемых крупных дефектов к кош;- ретному месту в материале 7 и точно оценить расстояние до яих. Мелкие дефекты на индикаторе 4 не видны и для их выявления посредством индикатора I 1 определяют координаты эт1гх дефекгон гю полю, а затем с помощью индикатора 13 связывают их с: исгииным расстоянием от поверхности контролируемого материала. 1 ил. С (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4106488/25-28 (22) 12.06.86 (46) 30.0 1.88. Бял. М 4 (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (72) Л.К.Зарембо и С.Н.Карпачев (53) 620.179.16(088.8) (56) Приборы для неразрушаящего контроля материалов и изделий ° Справочник. Под ред. В.В.Клюева, т.?, М,:

Машиностроение. 1976 с, 176.

Там же, с ° 201-219. (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ Д!,ФВКТОСКОПИИ

МАГНИТОУПОРЯДОЧЕННЫХ МАТЕРИЛ)!ОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контроля материалов с помощью ультразвуковых BoJIH и может быть использовано для обнаружения локальных дефектов при контроля магнитоупорядоченных материалов, применяемых н радиоэлектронике. Цель изобретения — повышение чувствительности.

С помощью данного устройства производят изменения внешнего магнитного поля посредством электромагнита 6, питающегося от источника 8 тока низкой частоты. Это поле воздействует на контролируемый материал 7, в разных областях которого возникает магнитоакустический резонанс. Определяют форму линии магнитоакустического резонанса и распределение внутреннего магнитногo поля в материале 7 и по резким изменениям полученных значений судят о наличии дефектов. Индикатор

4 позволяет осуществить привязку индицируемых крупных дефектов к конкретному месту н материале 7 и точно оценить расстояние до них. Меткие лефекть, на индикаторе 4 не видны и для их ныявления посредсгном индикатора

1! определяют координаты этих дефекгов по полю, а затем с помогц,я индикатора 13 снязываят их с исгипным расстоянием от поверхности контролируемого материала. 1 ил.

137054

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с помощью ультразвуковых волн li может быть использовано, в частности, для обнаружения локальных дефектов при контроле магнитоупорядоченных материалов.

Целью изобретения является повышение чувствительности, которая достигается использованием зависимости

45 ти; д Н вЂ” ширина линии ферромагнитного резонанса (естественная).

Если Н „(Z) — функция распределения внутреннего поля в направлении распространения звука, то Z(H )

Hî распределения внутреннего магнитного поля контролируемого материала в направлении распространения звука при магнитоакустическом резонансе.

На чертеже изображена блок †схе 15 устройства °

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 радиоимпульсов, искатель 2, усилитель 3 и индикатор 4, а также синхронизатор 5, 2р соединенньпr с управляющими входами генератора 1 и индикатора 4. Кроме того, устройство содержит электромагнит 6, предназначенный для размещения в нем контролируемого материала (из- 25 делия) 7, источник 8 тока низкой частоты, один выход которого соединен с обмоткой электромагнита 6, последовательно соединенные блок 9 селекции, подключенный к выходу усилителя 3, и 30 измеритель 10 амплитуды импульсов, второй индикатор ll и интегратор 12, входы которых соединены с измерителем 10 амплитуды импульсов, третий индикатор 13, подключенный к выходу интегратора 12; второй выход источника 8 тока соединен с вторыми входами второго 11 и третьего 13 индикаторов соответственно.

Искатель 2 в данном устройстве размещен по поверхности контролируемого материала 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал-радиоимпульс частоты и полученный от генератора 1 радиоимпульсов, поступает на искатель 2, излучающий упругую волну в контролируемый материал 8. Сигналы, отраженные от дефектов и от дна контролируемого материала 7, принимаются искателем 2 и после усиления усилителем 3 принятого сигнала поступают на первый индикатор 4, развертка которого синхро- 55 ниэируется с помощью синхронизатора

5 с моментом запуска генератора 1. С того же выхода усилителя 3 сигналы поступают на блок 9 селекции, который осуществляет селекции сигнала, отраженного от дна материала 7. При изменении внешнего магнитного поля, создаваемого электромагнитом 6, питающимся от источника 8 тока, в материале 7 возникает магнитоакустический резонанс (MAP) в различных его областях. Физическая природа МАР заключается в резонансном взаимодействии упругой волны частоты 1, распространяющейся в материале 7, и прецессии спинов в эффективном поле Н, Усло % вие для возникновения МАР оледующее: векторная сумма внешнего Н и внутреннего Н полей должна быть равной Н ) =IHo + Н „i =Я/J, гиромагнитное отношение для электронов. Для целей акустической дефектоскопии используются частоты до

20 Мгцу что дает значение Нэт =8 Э

Этой величиной можно пренебречь по сравнению с Но и 11 „ их характерные значения находятся в пределах от сотен до десятков тысяч эрстед) и записать Н = — Н „ . Таким образом, в тех областях материала 7, где удовлетворяется это условие, наблюдается МАР.

Б связи с тем, что в контролируемых иэделиях внутреннее поле неоднородно и меняется, например, от -H до -Н, при изменении внешнего поля от Н до

Н последовательно резонируют различные области иэделия.

Резонансная прецессия спинов вызывает резкое уменьшение амплитуды звука, прошедшего через контролируемый материал 7. Изменение амплитуды импульса, прошедшего через изделие 7, отразившегося от его дна и возвративщегося опять на искатель 2

А — А(Н,)дНдХ, где А, — амплитуда импульса при нулевом внешнем поле (то есть когда ни в одной точке материала 7 нет резонанса);

А(НО ) — амплитуда при данном значении внешнего поля;

d Z — размер резонансной обласз 13705

Обратная функция, (Н „) дает одномерное распределение внутреннего поля в направлении распространения звука. Таким обра.- ом, получив зависи5 мость амплитуды отразившегося от дна контролируемого материала 7 импул,са от вненшего поля, проинтегрировав ее и определив обратную функцию, получают распределение внутреннего поля по оси изделия . В связи с тем, что любой дефект приводит к искажению внутреннего поля, появление на кривой

А(Н ) экстремумов, дополнительных по сравнению с "чистым изделием, дает 15 возможность осуществлять дефектоскопию контролируемого материала (изде-. лия) 7

Для осуществления перечислешых выше операций с выхода блока 9 селек- 20 ции импульс поступает на измеритель

1О амплитуды импульса, позволяющий получить постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде импульса.

Выход измерителя 10 соединен с верти- 25 кальной разверткой второго индикатора 11 и с входом интегратора 1?, в котором осуществляется сдвиг уровня сигнала на величину А, равную амплитуде сигнала в нулевом поле, и произ- 30 водится интегрирование, Сигнал с вьгхода интегратора 12 подается на горизонтальную развертку третьего индикатора 13. При изменении магнитного поля Н,, создаваемого электромагнитом

6, на индикаторе 11 отображается зависимость A(II ), а на индикаторе 13— восстановленное распределение внутреннего поля. В связи с тем, что зависимость А(Н,) более информативна, 40 чем Н „(Х), так как представляет собой производную последней, на ней более четко видны различные неоднородности внутреннего поля, свидетельствующие о дефектах. Первьп индикатор 45

4 позволяет осуществить привязку индицируемых дефектов к конкретному месту в материале 7, так как дрстаточно большие дефекты отображаются на всех трех индикаторах 4,11 и 13, а 50 индикатор 4 позволяет достаточно точно оценить расстояние до них. Привязывая местоположение этих дефектов

46 к индицируемым на инди. аторе 13, лов лучают его градуировку непосредственно в единицах расстояния «доль материала 7. При этом расстояние до мелких дефектов, не видимых на индикаторе 4, оценивается следуюг им образом: по индикатору 11 определяют координаты этих дефектов по полю, затем с помощью индикатора 13 и его предварительной градуировки связывают их с истинным расстоянием от поверхности материала (изделия) 7.

В связи с тем, что мелкие дефекты, не видимые с помощью обычной эхоскопии, приводят к значительному искажению внутреннего поля, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить чувствительность их определения. Испытания устройства показали, что с его помощью можно получать информацию о дефектах размером порядка десятков микрон, не видимых с помощью ультразвуковых дефектоскопов известных конструкций (возможно даже наблюдение доменной структуры изделия) ..

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для дефектоскопии магнитоупоряпоченных материалов, содержащее последовательно соединенные reнератор радиоимпульсов, искатель, усилитель и индикатор, и синхронизатор, соединенный с управляющими входами генератора и индикатора, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения чувствительности, оно снабжено электромагнитом, предназначе шым дйя размещения в нем контролируемого материала, источником тока низкой частоты, один выход которого соединен с обмоткой электромагнита, последовательно соединенными блоком селекции, подключенным к выходу усилителя, и измерителем амплитуды импульсов, вторым индикатором и интегратором,входы которых соединены с измерителем амплитуды импульсов, третьим индикатором, подключешьым к выходу интеграТора, а второй выход источника тока соединен с вторыми входами второго и третьего индикаторов, ВНИИПИ Заказ 414/44 Тираж 847 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4