Устройство для контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К НЕРАЗРУШАЮЩИМ ИСПЫТАНИЯМ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ. ДЛЯ ЭТОГО СХЕМОЙ 9 ВЫБОРКИ-ХРАНЕНИЯ ПО УПРАВЛЯЮЩЕМУ СИГНАЛУ, ФОРМИРУЕМОМУ НУЛЬ-ОРГАНОМ 8, ЗАПОМИНАЕТСЯ НАПРЯЖЕНИЕ U<SB POS="POST">Н</SB> @ , пропорциональное коэрцитивной силе и поступающее на вход схемы 9 с резистора 6. Выходное напряжение со схемы 9 подается на первый вход вычислительного блока 10. С выхода интегратора 17 сигнал, пропорциональный величине магнитной индукции B, подается на один из входов умножителя 13, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости DH/DT изменения магнитного поля. Таким образом выходной сигнал умножителя 13 пропорционален величине B<SB POS="POST">х</SB>(DH/DT). Этот сигнал, проходя через последовательно соединенные ключ 14, интегратор 15 и амплитудный детектор 16, преобразуется в сигнал, пропорциональный площади петли гистерезиса, ограниченной выбранными величинами H<SB POS="POST">1</SB> и H<SB POS="POST">2</SB> напряженности магнитного поля. Выходной сигнал детектора 16 подается на второй вход вычислительного блока 10, в котором обработка сигналов осуществляется в соответствии с выражением U<SB POS="POST">к</SB>=A<SB POS="POST">0</SB>+A<SB POS="POST">1</SB>/U<SB POS="POST">нс</SB>+A<SB POS="POST">2</SB>(1/U<SB POS="POST">р</SB>)+A<SB POS="POST">3</SB>(U<SB POS="POST">нс</SB>/U<SB POS="POST">р</SB>), где U<SB POS="POST">к</SB>-выходное напряжение

U<SB POS="POST">р</SB>, - нап, пропорциональное части петли гистерезиса

A<SB POS="POST">0</SB>, A<SB POS="POST">1</SB>, A<SB POS="POST">2</SB>, A<SB POS="POST">3</SB> - нормировочные коэффициенты. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

52 564 А1 (19) (ll) (51) 4 G 01 N 27/80

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 440401 7/25-28 (22) 05.04.88 (46) 07.12 89. Бюл. У 45 (72) Л.Н. Литвинов, И,р Алф р ва

В.А.Парков и N.П. Щеткова (53) 620.179.14(088.8) (56) Пономарев В.С., Францевич В.М. и др. Прибор для контроля качества термической обработки малогабаритных изделий путем иэмерения элекктромагнитных потерь на перемагничивание в слабых магнитных полях.—

Дефектоскопия, 1981, 11 3, с.23-27.

Авторское свидетельство СССР

NII 987506, кл. G 01 N 27/82, 1981.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИАТЕРИАЛОВ (57) Изобрегение относится к нераэрушающим испытаниям ферромагнитных иэделий . Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Для этого схемой 9 выборки-хранения по управляющему сигналу, формируемому « уль-органом 8, запоминается. напряжение 1;„, пропорциональное коэр (c цитивной силе и поступающее на вход схемы 9 с резистора 6. Выходное напряжение со схемы 9 подается на первый вход вычислительного блока 10.

1527564

С выхода интегратора 12 сигнал, пропорциональный величине магнитной индукции В, подается на один из входов умножителя 13, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости dH/dt изменения магнитного поля. Таким образом выходной гигнал умножителя 13 пропорционален величине B„(dH/dt). Этот сигнал, проходя через последовательно соединенные ключ 14, интегратор

15 и амплитудный детектор 16, ггреобразуется в сигнал, пропорциональИзобретение относится к области нераэрушающих испытаний ферромагнит- 20 ных материалов и изделий и мотет быть использовано для опре,целения механических свойств иэделий, например их твердости после отпуска.

Цельк изобретения является повы- 25 ление,цостоверности при контроле сталей после высокотемпературного отпуска за счет оптимизации выбора параметра контроля.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема нуль-органа, на фиг,.3-6— временные диаграммы, поясняющие работу у я ройс гва, на фиг. 7- схем" изменения магнитного состояния конт35 ролируемого изделия "рп изменении иеремагнич ив; к1ще го поля .

Устройство для контроля механических войств изделий иэ ферромагнитных материалов содержит последо- !

О вательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 и индуктивный пре бразователь 1, состоящий соответ твенно иэ возбуждающей и измерительной обмо— гок 4 и 5, резистор 6, включенный госледовательно с во=>бужцающсй обмоткой 4, последовательно соединенные первый интегратор 7, вход которого подключен к выходу преобразователя 3, нуль-орган 8, схему 9 выборки-хранения, вычислительный блок !

О, индикатор 11, последовательно соединенные второй интегратор 12, первый и второй входы которого, соответственно подключены к выходу пре55 образователя 3 и второму выходу синхронизатора 1, блок 13 умножения, ключ !

4, третий интегратор 15 и амплитудный детектор 16, выход которого подный площади петли гистере зиса, ограниченной выбранными величинами Н» и Н напряженности магнитного поля.

Выходной сигнал детектора 16 подается ta второй вход вычис. ительного блока 10, в котором обработка сигналов осуществляется в соответствии с выражением 1 A + А„ U +

+ Ae () 7 ut + Аэ(lg V<) где Г „ выходное напряжение; 1 — напряже-, ние, пропорциональное части петли ги тереэиса, А„, А,, А, А, — нормировочные коэффициенты . 7 ил . ключен к второму входу вычислительного б roKa 10, блок 17 дифференцирования, выход которого соединен с вторым входом блока 13 умножения, и два «омпаратора 18 и !9, выходы которых ес ответственно подключены к второму и третьему входам ключа 14.

Точка соединения возбуждающей обмотки 4 и резистора 6 соединена с вторым входом схемы 9 выборки-хранения, и входами блока 17 дифференцирования и компараторов 18 и 19. Третий выход синхронизатора 1 подключен к вторым входам первого интегратора 7, нульоргана 8, третьего интегратора 15 и амплитудно"o 16.

Нуль-орган 8 состоит из последов»тельно соединенных второго амплитуднсго детектора 20, сумматора 21, ком-паратора ?2 и формирователя 23 импульсов, а также третьего амплигудного детектора 24, выход которого подключен к второму входу сумматора 21.

Первые входы амплитудных детекторов

О и 24 объединены и являются входом нуль-органа 8, вторые входы детекторов 20 и 24 и компаратора 22 также объединены и являются другим входом нуль-органа 8, выходом которого является выход формирователя 23 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Контроль заключается в измерении коэрцитивной Сипы и площади части петли гистерезиса контролируемой детали при изменении перемагничивающ го поля в заданном интервале Н»-Hq (площадь контура Д-Е-И-К на фиг.7а) и определении параметра контроля К по соотношению

7564

5 152

K = Ao +А, Нс +А ° (1/Р) + А ° (Нс/P), 5

55 где H с — коэрцитивная сила, P — площадь части петли гистерезиса при изменении перемагничивающего поля в интервале H< — Нq, Ао, А и А>- нормировочнье коэффициенты.

По величине параметра К судят о механических свойствах контролируемой детали. При этом интервал поля

H, — Hо определяют в каждомконкретном случае контроля так,чтобы параметр К наилучшим образом коррелировал с контролируемым cBQHcTboM.

Для этого с первого выхода синхронизатора 1 управляющий сигнал 43 поступает на вход генератора 2, который начинает вырабатывать ток 25 пилообразной формы, а на вторые входы интеграторов 7 н 15, нуль-органа

8 и амплитудного детектора 16 с второго выхода синхронизизатора 1 поступает сигнал 26, обнуляющий интеграторы 7 и 15 и амплитудные детекторы 20, 24 и 16. Выходной ток

25 генератора 2 поступает в первую обмотку 4 преобразователя 3 и перемагничивает расположенное в нем контролируемое изделие. Возникающий во вторичной обмотке 5 преобразователя

3 измерительньй сигнал 27, пропорциональный скорости изменения магнитной индукции, поступает на вход интегратора 7. Последний интегрирует измерительный сигнал, причем выходной сигнал 28 интегратора 7, пропорциональный магнитной индукции в контролируемом изделии, может быть несимметричен относительно нуля, так как перемагничивание изделия может начаться с произвольного магнитного состояния, не обязательно соответствующего размагниченному состоянию (например, с точки А, фиг.7).

Сигнал 28 поступает на вторые входы амплитудных детекторов 20 и

24 нуль-органа 8, которые формируют соответственно положительный и отрицательный постоянные сигналы 29 и 30, равные амплитудным значениям выходного сигнала 28 интегратора 7.

Сигналы 29 и 30 поступают на сумматор 21, на выходе которого формируется сигнал 31, равный полусумме входных сигналов 29 и 30. Выходные сигналы сумматора 21 и интегратора 7 поступают соответственно на первый и второй входы компаратора 22, при этом меняется состояние его выходного сигнала 32 в моменты Tq и Тэ совпадения величины входных сигналов.

Выходной сигнал компаратора 22 поступает на вход формирователя 23 импульсов, на выходе которого по от— рипательному фронту входного сигнала

32 формируется импульс 33, который поступает на первый вход схемы 9 выборки-хранения, на второй вход которой поступает сигнал с резистора

6, пропорциональный текущему значению магнитного поля в первичной обмотке. В момент Те прихода на первый вход схемы 9 управляющего импульса на его выходе формируется выходной сигнал 34, равный постоянному напряжению Бц,, пропорциональному текущему значению магнитного поля в момент Т>, равному коэрцитивной силе контролируемого изделия.

Управляющий сигнал 35 поступает на второй вход интегратора 12 и обнуляет его в интервалах 0 Т) и свыше Tq. Интегратор 12 интегрирует сигнал 27 в интервале Т<-Т, и его выходной сигнал 36, пропорциональный магнитной индукции В в контролируемом изделии, поступает на первый вход блока 13 умножения. Сигнал с резистора 6, пропорциональный току 25 в обмотке 4 поступает на блок )7 дифференцирования, и после дифференцирования сигнал 37, пропорциональный скорости изменения поля dH/dt, поступает на второй вход блока 13. Выходной сигнал 38 блока 13 умножения, пропорциональный В Ä (dH/dt), поступает на первый вход ключа 14, который открывается в интервалы Т - Т4 и

Т вЂ” Тб, когда на второй и третий входы ключа 14 одновременно поступают соответственно выходные сигналы 39 и 40 положительного уровня с компараторов 18 и 19. При этом в интервале T> — T4 индукция восходящей ветви петли гистерезиса меняется при возрастанри перемагничивающего поля от Н< до Н, в интервале Тз- Т индукция нисходящей ветви меняется при уменьшении перемагничивающего поля от Н до Н<. Компаратор )8 меняет свое состояние в моменты Т и

Т, когда величина этого входного сигнала, пропорциональная текущему

1527564

25

1 значению поля, достигae T заданного уровня Н1, а компаратор 19, меняет свое состояние в момент Т и Тэ, когда величина его входного сигнала достигает заданного уровня Н„. Выходной сигнал 41 ключа 14 поступает на вход интегратора 15. Интеграл сигнала 41 в интервале Тв- Т13 соответствует площади контура- Н -Д-Е-Hq (фиг.7а), а интеграл сигнала 41 в интервале Т5-Т6 соответствует площади контура Hr, — Д-Е-Н q(фиг.7a). поэтому постаячнае напряжение " p выходного сигнала 42 интегратора 15 соответствует площади контура Д-Е-И-К (фиг.7а), Сигнал 42 поступа т н;3 амплитудный детектор 16, и постоянное напряжение L p с выхода детектора 16 поступает на второй вход вычислительного блока 10, на первый Вхап которого поступает сигнал Юн с выхода схемы 9 выборки хранения, Зьг1ислительный блок 10 реализует формирование выходного сигнала 1lj согласно укаэанному соотношению. Сигнал регистрируется индикатором 11.

11ри выполнении контроля предварительна для деталей с известными свойствами измеряются выход1ь1е сиг1 я,, Up Fi "„бJIOKQB 9 1 6, 10. По 3,алученным данным методам наименьших квадратов вычисляются коэффициенты А,, А <, ij > и аз.. чри этом интервал перемаг33и1ивающега паля

Н, -НС3 определяется экспернментал1 EIO таким образам, чтобы - .аэанное соотношение с найденными величинами кааффициентов давала минимальную среднеквадратичНую ошибку, т,е. чтобы параметр . „ наилучшим образом коррелировал с контролируемыми свойствами.

Формул а изобретения

Устройство длл контроля механических свойств изделий из ферромагнит.:1ых мятевиалав, содержащее последовательна соединенные генератор, индуктивный преобразователь, состоящий из возбуждающей и измерительной обмоток, интегратор и нуль-opr ан, резистор, Включенный последовательно с возбуждающей Обмоткой индуктивного преабразава ела, гаследовательна соединенные блок умножения, ключ и второй интегратор, компаратар, включенный между точкой соединения, вазбуждяющей обмотки ингуктчвного преобразователя и ре и .торя H вторым входом ключа, и индикатор, а т л и ч а ю щ е е с я тЕМ, ЧIO „ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ДОСтаВЕРlIooT при контроле сталей 13аслс высокат -мпературнаго пТЕЕу;.Кя, ано снабжена третьим интегратором, включенным между выходам индук ивпаго преабраэавателя;1 входам блока умножения, паследавательнс соединенными, 1плиГУ;3?П-3М Да" C .КТОРОМ, ВХ ЭД (О". О i!13 Га

-,адкп.33чан к ВВ1ходу В Topol o 31лтегрят ра, и вь3числител1.31ым блоком, RblxoII

КатОРС Гс СОЕ, ПНЕН С ВХОДОМ ИНПИКата— га, Вторым к .. парато ром, Включенным между входом 1 еоваго «Ом31арятара и третьим Входам к313оча, блоком дифференци..:-.нани>, Вкл3:1енным меж,3у тачкой соединения вс заужда1 щей с бма 3 Ecv! ин1 !! кT .R НОГО EIpеабp BзОвяталл и ВTОры! i

33ха дам блакл i мчаже н11Я OF емОй Вы— б а р к 3 t- х 3! 3 не н 3 3 я F3 х oд .,, l . а T p а н а т ветс гвепна;3адклю .ены к 3-.3ходу EiyJIbоргана 11 входу перв га кампяра гора, а выход соединен с Вгарым В> дам Rbl

1испптельнога блока, EE синхра:3,затарам, " р-:,ыи и в-,арой вы:сады j 0 opoI

СаатВЕтСтВЕННО ПОДКЛЮЧЕНЬ3 К ВХОДУ ГЕнерзтар-, и Втараму Вха,! ;peTbei.o интегра-oра, а тр тий выход падключен к егоры:.1 Входам первого и втарогс. инте гра торов, 1гуль-органа и ямплитудна1 О JIj! тек Гара .

1527564

Р5

Hf

Hs

uz

Qlgz.5

1527564

39

Составитель В. Крапивин

Редактор О. Ррковецкая Техред Я.яндык Корректор О.Кравцова

Заказ 7505/49 Тир ал 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101