Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю физико-механических характеристик ферромагнитных многослойных изделий и может быть использовано для контроля качества поверхностно упрочненных и обезуглероженных стальных изделий. Повышение точности контроля качества слоев многослойных изделий достигается за счет повышения точности определения экстремальных значений информативного сигнала. При запуске устройства блок 1 намагничивания формирует в обмотке 2 намагничивания ток. ЭДС, наводящаяся в измерительной обмотке 4, через усилитель 5 поступает на дифференциатор 7 и далее на детектор 8 нуля. Сигналы стробирования с блока 9, управляемого сигналами с формирователя 6, блока 1 осуществляют непрерывное стробирование. С детектора 8 нуля сигналы через формирователь 10 поступает на схемы 11, 12 выборки и хранения и далее на блок 13 индикации. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (ill

А1

1511 4 С 01 И 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4413066/24-21 (22) 21.04.88 (46) 15.!2.89. Бюл.М 46 (71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского научного центра АН СССР (72) С.А.Воронов, Б.М.Лапидус, Э.С.Горкунов и А.В.Загайнов (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1252718, кл. G 01 N 27/72, 1985ф (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ИНОГОСЛОЙНЬМ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю физико-механических характеристик ферромагнитных многослойных изделий и может быть использовано для контроля качества

2 поверхностно упрочненных и обезуглеро» женных стальных иэделий. Повышение точности контроля качества слоев многослойных изделий достигается эа счет повышения точности определения экстремальных значений информативного сигнала. При запуске устройства блок 1 намагничивания формирует в обмотке 2 намагничивания ток. ЭДС, наводящаяся в измерительной обмотке

4, через усилитель 5 поступает на дифференциатор 7 и далее на детектор

8 нуля. Сигналы стробирования с блока

9, управляемого сигналами сформирователя 6 блока 1, осуществляют непрерывное стробирование. С детектора 8 нуля сигналы через формирователь 10 поступают на схемы 11, 12 выборки и хранения и далее на блок 13 индикации. 4 ил.

1529096

Изобретение относится к неразрушающему контролю магнитным методом физико-механических характеристик ферромагнитных многослойных изделий и может быть использовано для контроля качества поверхностно упрочненных и обезуглероженных стальных изделий.

Цель изобретения — повышение точности контроля качества слоев многослойных ферромагнитных изделий.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — структурная схема блока намагничивания; на фиг.3 — схема блока стробирования; на фиг.4 — схема формирователя сигналов управления, Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий содержит (фиг.1) блок 1 намагничива- 20 ния, соединенный с обмоткой 2 намагничивания контролируемого изделия 3, измерительную обмотку 4, соединенную с входом усилителя 5, формирователь

6 импульсов, первый выход которого 25 соединен с вторым входом дифференциа- тора 7, включенного между усилителем

5 и детектором 8 нуля, а второй выход формирователя 6 соединен с первымвходом блока 9 стробирования. Второй и третий входы блока 9 соединены соответственно с первым и вторым вы.. ходами блока 1 намагничивания, первый выход блока 9 соединен с вторым входом детектора 8 нуля, а второй выход блока 9 подключен к входу блока 1 намагничивания, Третий выход формирователя 6 импульсов соединен с первым входом формирователя 10 сигналов управления, второй вход которого 40 соединен с выходом детектора 8 нуля, а первый и второй выходы формирователя 10 соединены с входами управления схем 11 и 12 выборки и хранения, входы которых соединены с первым выхо-45 дом блока 1 намагничивания, а выходы схем 11 и 12 — с входами блока 13 индикации. Третий выход формирователя 10 соединен с четвертым входом блока 9.

Блок 1 намагничивания (фиг.2) содержит интегратор 14, вход которого соединен с выходом регенеративного компаратора 15, который является вторым выходом блока 1 намагничивания, 55 а выход интегратора 14 соединен с входом компаратора 15 и одновременно через ключ 16 — с входом источника 17

>гока, управляемого напряжением, выход которого соединен с одним выводом намагничивающей обмотки 2, второй вывод которой через измерительный резистор 18 соединен с общей шиной и является первым выходом блока 1 намагничивания. Вход управления ключом 16 является входом блока 1 намаг ничивания. Интегратор 14 и компаратор

15 выполняют функции генератора линейно изменяющегося напряжения.

Блок 9 стробирования (фиг.3) содержит четырехвходовую схему 19 совпадения, первый вход которой является первым входом блока 9 стробирования, второй вход соединен с выходом двухпорогового компаратора 20, вход которого является вторым входом блока 9 стробирования. Третий вход схемы 19 совпадения соединен с выходом преобразователя 21 уровня, вход которого является третьим входом блока стробирования. Четвертый вход схемы 19 совпадения через счетчик 22 также соединен с выходом преобразователя 21 уровня. Четвертый вход блока 9 является входом устройства 1 RS-триггера

23 и через инвертор 24 соединен с входом установки в 0 счетчика 22, выходы которого 23 и 20 через схему

И-НЕ 25 соединены с входом установка в 0 RS-триггера 23, инверсный выход которого является вторым выходом блока 9 стробирования. Выход схемы 19 совпадения является первым выходом блока 9 стробирования. формирователь 10 сигналов управления (фиг.4) состоит из D-триггера 26, счетный вход которого является первым входом формирователя 10 сигналов, а информационный вход — вторым. Выход

D-триггера 26 соединен с тактовым входом сдвигового регистра 27, выполненного на двух D-триггерах, на информационный вход которого постоянно подан уровень "1". Инверсные выходы первой и второй ступени регистра являются соответственно первым и вторым выходом формирователя 10 сигналов.

Кнопка "Пуск" соединена с входом установка в 0 сдвигового регистра 27 и с третьим выходом формирователя 10.

Устройство работает следующим образом, При запуске устройства (фиг.1) блок 1 намагничивания формирует в намагничивающей обмотке 2 ток треугольной формы амплитудой «+ 2А. Образец перемагничивается по предельной

1529096 петле гистерезиса, при этом в измерительной обмотке 4 индуцируется ЭДС, которая пропорциональна дифференциальной магнитной проницаемости. Этот сигнал поступает на вход дифференциального усилителя 5 с коэффициентом усиления 200, С выхода усилителя 5 сигнал поступает на вход дифференциатора 7. На выходе дифференциатора 7 сигнал пропорционален производной дифференциальной магнитной проницаемости. Нулевые значения этого сигнала соответствуют экстремальным значениям дифференциальной магнитной проницаемо сти. С дифференциатора 7 сигнал по ступает на детектор 8 нуля, представляющий собой стробируемый компаратор.

Сигналы стробирования поступают с блока 9 стробирования, управляемого тремя различными сигналами, Первый сигнал поступает с формирователя 6 импульсов и осуществляет непрерывное стробирование компаратора (детектор

8) на время переходных процессов, происходящих в дифференциаторе 7, что позволяет повысить помехоустойчивость устройства и уменьшить вероятность ложных срабатываний. Второй сигнал поступает с блока 1 намагничивания и разрешает работу компаратора (детектор 8) при поступлении восьмого импульса перемагничивания после семи циклов перемагничивания магнитной подготовки, а также на участке нарастания тока, от -I до+I „ . Третий сигнал стробирования разрешающий работу компаратора (детектор 8) в определенном диапазоне (от Z<,до Z ) линейно нарастающего тока, снимается с измерительного резистора 18, расположенного в блоке

1 намагничивания. Величины I„ и 1 могут независимо регулироваться. При наличии разрешающих уровней трех сигналов стробирования одновременно после семи циклов перемагничивания детектор 8 нуля формирует импульс в момент t< перехода через ноль от положительного значения к отрицательному, поступающего на него сигнала.

С детектора 8 нуля сигнал поступает на формирователь 10 сигналов управления схем 11 и 12 выборки хранения.

На входы каждой из схем 11 и 12 поступают импульсы с формирователя

10 импульсов управления и напряжение с измерительного резистора 18, пропорциональное протекающему по намаг10

55 ничивающей обмотке 2 току. До поступления импульсов обе схемы ll и 12

В находятся в режиме выборки. После поступления первого импульса первая схема ll переходит в режим хранения и запоминает значение тока, соответствующее первому нулевому значению информативного сигнала (в выделенном участке), т.е. первому максимуму дифференциальной магнитной проницаемости. По поступлении в момент t следующего импульса на вторую схему 12, последняя запоминает значение тока, соответствующее второму нулевому значению скорости изменения проницаемости. Зафиксированные в схемах 11 и 12 значения выводятся на стрелочные

3 индикаторы блока 13 индикации. Масштабный коэффициент на выходе схем

11 и 12 подобран таким образом, что можно получать результаты непосредственно в единицах напряженности магнитного поля.

Нестандартные блоки устройства работают следующим образом.

Блок намагничивания 1 служит для создания в намагничивающей обмотке 2 тока треугольной формы. Интегратор

l4 и регенеративный компаратор 15 представляют собой генератор линейно изменяющегося напряжения треугольной формы. С выхода интегратора 14 сигнал через ключ 16 поступает на вход источника 17 тока, управляемого напряжением. На время проведения измерений ключ 16 открывается и через обмотку 2 протекает ток треугольной формы. Формирователь импульсов 6 служит для генерирования импульсов управления дифференциатором 7, а так же формирует импульсы, синхронизирующие работу блока 9 стробирования и формирователя 10 сигналов управления.

Блок 9 стробирования содержит четырехвходовую схему 19 совпадения, разрешающую работу детектора 8 нуля при наличии высоких уровней на всех входах. На первый вход схемы 19 поступают сигналы с второго выхода формирователя импульсов 6, представляющие собой инвертированный сигнал, который запрещает работу детектора 8 нуля на время переходных процессов в дифференциаторе 7. На второй вход схемы 19 совпадения поступает сигнал с выхода двухпорогового компаратора 20, который разрешает работу детектора 8 нуля в диапазоне тока намагничивания

1529096

На вход двухпорогового компаратора 20 с блока 1 намагничивания поступает напряжение, пропорциональное току, протекающему в намагничивающей обмотке 2. Пороги срабатывания компаратора 20, соответствующие токам

I u I, плавно регулируются с помощью переменных резисторов. Сигнал на третьем входе схемы 19 поступает с выхода преобразователя 21 уровня и разрешает работу детектора нуля на участке нарастания тока от -Iм „, po

+I „, „„ Сигнал, разрешающий работу детектора 8 нуля, после семи подгото- 15 витсльных циклов перемагничивания поступает на четвертый вход схемы

19 совпадения с выхода 2 > счетчика 22, на вход которого поступают импульсы с преобразователя 21 уровня, При по- 20 ступлении на четвертый вход блока

9 сигнала "Пуск" с формирователя 10 сигналов управления счетчик 22 обнуляется и RS-триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Сигнал 25 с инверсного выхода RS-триггера 23 открывает ключ 16 блока 1 намагничивания и через намагничивающую обмотку 2 начинает протекать ток. После восьми циклов перемагничивания с 30 выходов 2, и 2> счетчика 22 на входы схемы 25 И-НЕ поступает высокий уровень и на выходе схемы 25 появляется низкий уровень, устанавливающий RSтриггер 23 в нулевое состояние, при этом ключ 16 блока 1 размыкается, что приводит к прекращению подачи тока в намагничивающую обмотку 2.

Формирователь 10 сигналов управления служит для формирования импульсов 4р управления схем 11 и 12. На информационный вход D-триггера 26 поступает сигнал с выхода детектора 8 нуля, а на счетный вход — проинвертированный сигнал с формирователя 6, что позво- 45 ляет записывать информацию в D-триггер 26 только во время разрешающих сигналов стробирования. На выходе Dтриггера в моменты достижения максимума дифференциальной магнитной проницаемости формируются импульсы, которые поступают на счетный вход сдвигового регистра 27. По приходу первого импульса в первую ступень сдвигового регистра записывается единица, по приходу второго импуль55

ca — во вторую ступень. В результате в схеме 1 запоминается напряжение, пропорциональное току в момент времени, соответствующий первому переходу через 0 от положительного знака к отрицательному скорости изменения дифференциальной магнитной проницаемости, а в схеме 2 — второму аналогичному переходу. При замыкании кнопки "

II ч

Пуск на входы установки в 0 обоих триггеров сдвигового регистра 27 подается сигнал, обнуляющий сдвиговый регистр.

Использование изобретения обеспечивает повышение точности определения свойств слоев, сокращение времени контроля, уменьшение его трудоемкости, возможность автоматизировать процесс контроля и включать устройство в автоматизированные технологические линии, что в конечном итоге позволит улучшить качество изделий.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий, содержащее блок намагничивания, выход которого соединен с обмоткой намагничивания, измерительную обмотку, соединенную с входом усилителя, и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля отдельных слоев, оно снабжено дифференциатором, формирователем импульсов, блоком стробирования, детектором нуля, формирователем сигналов управления и двумя схемами выборки-хранения, причем первый вход дифференциатора соединен с выходом усилителя, второй вход— с первым выходом формирователя импульсов, а выход дифференциатора с первым входом детектора нуля, второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом блока стробирования, а третий выход — с первым входом формирователя сигналов управления, второй вход блока стробироваI ния соединен с первым выходом блока намагничивания и первыми входами схем выборки-хранения, третий вход блока стробирования — с вторым выходом блока намагничивания, вход которого соединен с первым выходом блока стробирования, второй выход которого соединен с вторым входом детектора нуля, выход которого соединен с вторым входом формирователя сигналов управления, первый выход которого соединен с четвертым входом блока

1529096 стробирования, а второй и третий вы- ходы формирователя сигналов управления подключены к вторым входам схем выборки-хранения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока индикации.

529096

Тирвк 789

Подписное

SHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ЮЮ Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уигород, ул. Гагарина, 1О1

Редактор С,Лисина

Заказ,7633/38

Составитель Ф, Тарнопольская

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни