Способ контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю методами вихревых токов и может быть использовано в промышленности для определения прочностных характеристик стального листового проката. Цель изобретения - повышение чувствительности контроля и разрешающей способности устройства за счет учета изменения информативного параметра. Для этого возбуждают колебательный контур, элементом которого является вихретоковый преобразователь , прямоугольными импульсами с помощью генератора импульсов и измеряют длительности переходных процессов. В качестве информативного параметра используют суммарную длительность переходных процессов при разных параметрах контура. Устройство обеспечивает коммутацию собственной частоты колебательного контура и автоматическое измерение информационного параметра. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. о

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспублик

- Ж 1749822А1. (я)5 601 и 27/90 госудАРственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” н ! - ьб . л„ ; «" "» о со ге л-,,,ф г г г 4 г

Ч, )

Изобретение относится к области не- нические характеристики контролирутемой

00 разрушающего контроля методами вихре- стали. вых токов и может быть использовано в Известно. устройство для осуществлепромышленности для определения прочно- ния указанного споСоба, содержащим вих-. стных характеристик стального листового ретскевый преобразователь, включенный в фь проката. колебательный контур автогенератора и инИзвестен способ вихретокового контра- дикатор информативного параметра. ля материалов и иэделий, заключающийся в Наиболее близким к .изобретению по там, что вихретоковый преобразователь технической сущности является способ не(ВТП) включаютв колебательный контур ®в- разрушающего злекгтромагнйтного контротогенератора, обеспечивают режим преры-- ля физико-механических параметров и вистой генерации и регистрируют изделий, заключающийсЯ в том. что ВТП, изменение параметров затухающих колеба- включенный в колебательный контур, воэний, по которым определяют физико-меха- буждают импульсами напряжения и измеря1 (21) 4840275/28 (22) 25.07 90 (46) 23.07.92. Бюл. N. 27 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя СССР и Северо-Западный заочный политехнический институт

P2) A.C. Витюк, B.ll,rëóõîâñêè, N.B.nàâëîâ и А.И.Потапов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1366932, кл. G 01 N 27/90, 1988.

Приборы для неразрушающего кончтроля материалов и иэделий./Под ред.

В.В.Клюева. — М.: Машиностроение, 1986, кн. 2, 133-135 с, Авторское свидетельство СССР

М 1032406, кл. 6 01 N 27/90, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1458799, кл. G 01 N 27/90, 1989, (54) СПОСО6 КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТНЬВХ

ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ, МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

2 (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю методами вихревых токов и может быть использовано в промышленности для определения прочйостных характеристик стального листового проката. Цель изобретения — повышение чувствительности контроля и разрешающей способности устройства за счет учета изменения инфор, мативного параметра. Для этого возбуждают колебательный контур. элементом которого является вйхретоковый преобра.зователь, прямоугольнымй импульсами с помощью генератора импульсов и измеряют длительности переходных процессов. В . качестве информативного параметра испольэтуют суммарную дли1альность переходных процессов при разных параметрах Э контура. Устройство обеспечивает коммута, цию собственной частоты колебательного контура и автоматическое измерение информационного параметра. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

° °

1749822 ют среднее значение однополярных собст- Указанная цель достигается тем, что усвенных затухающих колебаний, обеспечива- тройство для контроля прочностных харакют в измерительной цепи апериодический теристик ферромагнитных материалов, переходный процесс, йзмеряют мгновенные содержащее генератор импульсов, соедизначения напряжений в выбранные момен- 5 ненный с вихретоковым преобразователем, ты врейеий" и среднйе значенйя- йапряже- включенным в колебательный контур, форминий выбрэнйых участков переходного рователь импульсов, подклю енный к выходу процесса;э также максимальнйе или средние генератора импульсов, последовательно соезнэчения напряжений собственных затухаю- диненные генератор счетных импульсов, сещих колебаний, приводят выделенные сигна- 10 лектор, первый счетчик импульсов, лы к одной форме и используют для дешифратор и индикатор информативного

onределения механических характеристик параметра, второй счетчик импульсов и два контролируемой ст л . онтролируемой стали; .. элемента ИЛИ, дополнительно снабжено

Известно устройство, содержащее ге- триггером-защелкой, первый вход которого нератор импульсов, соединенный с вихре- 15 подключен к выходу формирователя имтоковым преобразователем, включенным в пульсов, а выход соединен с входом селек.колебательный контур, формирователь им- тора, коммутатором, вход которого пульсов, подключенный к выходу генератора обьединен с вторым входом триггера-заимпульсов, И@следовательно с©единенйые щелки и йодключен I(выходу первого элегенераторсчетныхимпульсов,селектор,пер- 20 мента ИЛИ. одновибратором, выход вый счетчик импульсов, дешифратор й"инди- которого соедийен с первым и вторым вхокатор информативного параметра, второй дами nepaoro и второго счетчика импульсов, счетчик импульсов и два элемента ИЛИ, регистром сдвига, вход которого соединен с .

К недостаткам известных способй "-и ус- выходом второго счетчика импульсов, втотройства относятся низкая чувствитель- 25 рой вход которого подключен к выходу гененость контролЯ прочностных характеристик рэтора счетных импульсов,-первый и второй. стальноголиСтовогойрокатэ йрии Ъользо- выход регистра сдвига через второй элевании накладного вихретокового преобра- мент ИЛИ подключен к входу генератора зователя, э также сложность выделения импульсов, а третий выход регистра сдвига связанной линейно независимой многопа- ЗО соединен с входом одновибратора и одним раметровойинформации,спаследующейее из входов первого элемента ИЛИ. второй развязкой, достоверность которой зависит вход которого подключен к четвертому вьют четкости выбора "моментов и промажут- ходу регистра сдвига. ков времени для отбора информации. На фиг, 1 приведены эпюры напряжеЦелью изобретения является повыше- 35 ний в колебательном контуре при контроле ние чувствительности контроля и разреша- ферромагнитйых материалов различной ющейспособностиустройствэзасчетучета прочности; на фиг, 2 — структурная схема изменения информативного параметра. устройства для контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, Г1оставленнаяцельдостигаетсятем,что 40 Устройство содержит генератор 1 имсоглэсно способу контроля прочностных ха- пульсов, соединенный с вихретоковым преоб- . рактеристик ферромагнитных материалов, разователем 2, включенным в колебательный

" ",@ключэющемуся атом,что вихретоковый пре- контур. формирователь 3 импульсов, подклюобразовэтель, включенный в колебательный ченный к выходу генератора 1 импульсов, контур, устанавливают е зоне контроля, воз- 45 последовательно соединенные генератор 4 буждают контур периодически повторяю- счетных импульсов, селектор 5, первый щимися импульсами и измеряют счетчик 6 импульсов, дешифратор 7 и индидлитеИьность переходного процесса задне- катор 8 информативного параметра. го фронта импульсов, по которой судят о Устройство также содержит второй прочностных характеристиках ферромаг- 50 счетчик 9 импульсов, два элемента ИЛИ 10 нитных материалов, используют колебэ- и 11, триггер-защелку 12, первый вход кототельный контур с низкой. собственной рого подключен к выходу формирователя 3 частотой и низкодобротным вихретоковым импульсов, а выход соединен с входом сепреобразовэтелем, обеспечивают измене- лектора 5, коммутатор 13. вход которого ние собственной резонансной частоты кон- 55 объединен с вторым входом триггера-затура, а в качестве информационного щелки 12 и подключен к выходу первого параметра йспользуют сумму временных элемента ИЛИ 10, одновибратор 14, выход интервалов, соответствующих длительно= которого соединен с первым и вторым sxoсти йереходйых гфЬцессов йрй разйых па- дами первого и второго счетчиков 6 и 9 имраметрах колебательного контура, пульсов, 1749822

Кроме того. устройство содержит ре- разграничить сталь с различной прочногистр 15 сдвига, вход которого соединен с стью, что особенно важно при контроле тонвыходом второго счетчика 9 импульсов, вто- кого высокопрочного стального листового рой вход которого подключен к выходу гене- проката. ратора 4 счетных импульсов, первый и 5 Корреляционную зависимость P = второй выходы регистра 15 сдвига через F(rt +r2) для конкретной марки стали уставторой элемент ИЛИ 11 подключены к входу навливают путем измерения суммарной генератора 1 импульсов. а третий выход ре- длительности (rt + rz) в листовом прокате и гистра 15 сдвига соединен с входом одно- механических испытаний специально подвибратора 14 и одним из входов первого 10 готовленных образцов из этой стали. элемента ИЛИ 10, второй вход которого Оптимальныепараметрыколебательноподключен к четвертому выходу регистра 15 го контура: собственная нижняя частота (1сдвига, 30-55 Гц, собственная верхняя частота 4 =

Сущность способа заключается в следу- (2-2,5)f, начальная добротность ВТП 0 = ющем. 15 0,7-2.

При возбуждении низкочастотного ко- Устройство работает следующим обралебательного контура, элементом которого зом, является низкодобротный ВТП, прямо- При включении устройства генератор 1 угольнымиимпульсами. наегофронтахвоз- импульсов формирует прямоугольный имникают переходные процессы (фиг. 1, 20 пульс, поступающий на колебательный конэпюры а,б), длительность которых зависит тур, элементом которого является от вносимого в контур сопротивления (2вн). вихретоковый преобразователь 2, При этом

Это сопротивление можно выразить в виде коммутатор 13 обеспечивает контуру собст2вн = К(п„и,f)+ N(h)„ венную нижнюю частоту fi (на фиг, 2 в качегде К(гг,p,f) — функция, зависящая от элект- 25 стае коммутируемого элемента конт контура рофизических свойств стали; показана емкость), Реакцией колебательноN(h) — функция, зависящая от толщины го контура на воздействие прямоугольного контролируемого стального листа и рассто- импульса являются переходные процессы яния до его поверхности. на его фронтах. Длительность первходного

Для ферромагнитного стального листа 30 процесса заднего фронта импульса зависит одной толщины и постоянном зазоре с пре- от прочностных характеристик контролируобразователем функция N(h) = const. Влия- емого ферромагнитного стального листовоние на Zsg удельной электропроводности о го проката (фиг; 1). Формирователь 3 незначительное из-за ее малого диапазона импульсов формирует прямоугольный имизменений для конкретноймаркистали. Та- 35 пульс, равный длительности переходного ким образом, основными влияющими фак- процесса rt, поступающий на триггер-заторами на Z<> являются магнитная щелку 12, который предохраняет измерипроницаемость,и, тесно связанная с проч- тельный блок устройства от возможных ностными характеристиками. и собственная . коммутационных помех и обеспечивает изчастота f колебательного контура. Причем, 40 мерение только первого полупериода коледля увеличения влияния и íà Zgft, что соот- баний, С триггера-защелки 12 ветственноулучшаетсвязьпрочностныхха- прямоугольный импульс поступает на перрактеристик с длительностью переходного вый вход селектора 5, на второй вход котопроцесса r, начальную собственнуючасто- рого поступают импульсы с генератора 4 ту f1 колебательного контура выбирают низ- 45 счетных импульсов, Сформированная покой. При увеличении собственной следовательность счетных импульсов, раврезонансной частоты контура, например, в, ная длительности переходного процесса два раза(12=211) происходит непропорцио- r>, записывается в первом счетчике 6 имнальное изменение длительности переход- пульсов и через дешифратор 7 отображаетного процесса для сталей с различной 50 ся на индикаторе 8 информативного прочностью. что объясняется нелинейной параметра, Одновременно импульсы с генесвязью магнитной проницаемости с прочно- ратора 4 поступают на счетный вход второго стными характеристиками. Использование счетчика 9 импульсов, который управляет в качестве информативного параметра сум- работой регистра 15 сдвига. Модуль счета марной длительности переходных процес- 55 счетчика 9 импульсов выбирается таким, сов (фиг. 1, эпюры б-r) при разных чтобы обеспечить время, необходимое на собственных частотах колебательного кон- коммутацию элементов колебательного тура (P = F(r> +rz), где P — прочностная ха- контура и превышающее длительность перактеристика) позволяет более четко реходныхпроцессовв нем. Регистр15сдви1749822 га через каждый период колебаний поступающих на его вход с второго счетчика 9 импульсов производит сдвиг информации последовательно на один из четырех его выходов. При поступлении второго импульса на вход регистра 15 сдвига на одном иэ его выходов появится импульс, который через первый элемент ИЛИ 10 устанавливает триггер-защелку 12 в исходное состояние и дает команду коммутатору 13 на переключение элементов колебательного контура для установления собственной верхней частоты

fg. Третий импульс с выхода регистра 15 сдвига через второй элемент ИЛИ 11 запускает генератор 1 импульсов, прямоугольный импульс с которого поступает на колебательный контур с ВТП 2, настроенный на собственную верхнюю резонансную частоту f2. Формирователь 3 импульсов формирует прямоугольный импульс, равный длительности переходного процесса т, который через триггер-защелку 12 и селектор

5, в котором он заполняется счетными импульсами, поступает на вход счетчика 6 импульсов. Счетчик 6 импульсов суммирует предйдущее значение r> с йэмеренным значением т2, результат которого (r> +тг) через дешифратор 7 поступает на индикатор 8 информативного параметра.

Четвертый импульс с регистра 15 сдвига управляет работой коммутатора 13, который переключает элементы контура на его собственную частоту f> и устанавливает триггер-защелку 12 в исходное состояние.

Кроме того, этот импульс запускает одновибратор 14, который на время индикации результата измерения (т +n) блокирует работу второго счетчика 9 импульсов, После окончания действия импульса одновибратора 14, его задний фронт сбрасывает результат измерения суммарной длительности (t1 +72), записанный в первом счетчике б импульсов, а второй счетчик 9 возвращается в счетный режим. Первый иэ импульсов на выходе счетчика 9 попадает на первый выход регистра 15 сдвига и далее через второй элемент ИЛИ 11 запускает генератор 1 импульсов, и работа устройства повторяется.

Изобретение с вравнении с прототипом обеспечивает повышение чувствительности контрбля и разрешающей способности устройства за счет учета изменения информативного параметра, что позволяет контролировать прочностные характеристики стального листового проката.

35

40 ра-защелки и подключен к выходу первого элемента ИЛИ. одновибратором, выход ко45 торого соединен с первым и вторым входа15

Формула изобретения

1. Способ контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в колебательный контур, устанавливают в зоне контроля, возбуждают контур периодически повторяющимися импульсами и измеряют длительность переходного процесса заднего фронта импульсов, по которой судят о прочностных характеристиках ферромагнитных материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, используют колебательный контур с низкой собственной частотой и низкодобротным вихретоковым преобразователем, обеспечивают изменение собственной резонансной частоты контура, а в качестве информативного параметра используют сумму временных интервалов, соответствующих длительности переходных процессов при разных параметрах колебательного контура.

2. Устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее генератор импульсов, соединенный с вихретоковым преобразователем, включенным в колебательный контур, формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора импульсов, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, селектор, первый счетчик импульсов, дешифратор и индикатор информативного параметра, второй счетчик импульсов и два элемента ИЛИ,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, оно снабжено триггером-защелкой, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход соединен с входом селектора. коммутатором, вход которого объединен с вторым входом триггеми первого и второго счетчиков импульсов регистром сдвига, вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, первый и второй выходы регистра сдвига через второй элемент ИЛИ подключен к входу генератора импульсов, а третий выход регистра сдвига соединен с входом одновибратора и одним иэ входов первого элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к четвертому выходу регистра сдвига, 1749822

ФгЛ. Ф. г.2

Составитель В;Хлуховский

ТехредМ.Моргентэл Корректор М.демчик

Редактор H.róíüêî

Заказ 2693 - Тираж: . ..., — . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауыскэя наб., 4/8

Производственно-издэтельскйй комбийэт "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101