Приставной ферромагнитный коэрцитиметр

 

Изобретение относится к области магнитных измерений коэрцитивной силы локальных участков изделия. Предложен приставной ферромагнитный коэрцитиметр, содержащий П-образный сердечник с намагничивающей и размагничивающей обмотками, индикаторный элемент в виде ферромагнитного накопительного счетчика и сравнивающее устройство. Индикаторный элемент выполнен в виде двух ферромагнитных накопительных счетчиков с коэффициентами накопления, изменяющимися в противоположных направлениях элементов, установленных на боковых стержнях П-образного сердечника, выходы которых соединены с входом сравнивающего устройства, а намагничивающая, она же размагничивающая, обмотка установлена на среднем стержне. Измеряемая величина определяется разностью частот ферромагнитных накопительных счетчиков в сравнивающем устройстве, что позволяет повысить точность измерений и чувствительность. 1 ил.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения коэрцитивной силы локальных участков изделия.

Известен приставной ферромагнитный коэрцитиметр, состоящий из феррозонда и приставного электромагнита [1]. Это устройство позволяет проводить измерения коэрцитивной силы на локальных участках ферромагнитного изделия, а также проводить послойный контроль качества термической обработки. Процесс измерения включает предварительное намагничивание и плавное размагничивание. За меру коэрцитивной силы принимается ток размагничивания, при котором полезный сигнал в измерительной обмотке феррозонда равен нулю.

Недостатком этого приставного ферромагнитного коэрцитиметра является то, что в индикаторной обмотке феррозонда электродвижущая сила не равна нулю при отсутствии внешнего постоянного магнитного поля, что приводит к дополнительной погрешности.

Известен приставной ферромагнитный коэрцитиметр, содержащий феррозонд на П-образном сердечнике, используемый в качестве индикаторного элемента, намагничивающую и размагничивающую обмотки, расположенные на перемычках сердечника феррозонда [2]. П-образный сердечник феррозонда и изделие образуют замкнутую магнитную цепь. На стержнях сердечника феррозонда расположены обмотки возбуждения, с помощью которых стержни периодически с удвоенной частотой доводятся до насыщения. На перемычках помещают измерительную обмотку - она же намагничивающая, с которой выделяется полезный сигнал с помощью индикаторной схемы.

Недостатком приставного ферромагнитного коэрцитиметра является то, что величина электородвижущей силы, создаваемой в индикаторной обмотке измеряемым постоянным магнитным полем, соизмерима с полем возбуждения, что снижает точность измерения.

Прототипом изобретения является приставной ферромагнитный коэрцитиметр [3], содержащий П-образный сердечник с намагничивающей и размагничивающей обмоткой, индикаторный элемент в виде по меньшей мере одного ферромагнитного накопительного счетчика и сравнивающее устройство.

Когда изделие не намагничено, частота выходного сигнала индикаторного элемента принимает значение f₁, которое после намагничивания достигает значения f₂. С помощью тока размагничивания доводят значение частоты выходного сигнала f₂ до первоначального значения f₁, на выходе сравнивающего устройства частота имеет нулевое значение, ток размагнивания при этом принимается за меру коэрцитивной силы.

Недостатком прототипа является отсутствие настройки на сигнал помехи, вызванный зазором между торцами П-образного сердечника и изделия, что снижает точность и чувствительность измерений.

Настоящее изобретение позволяет получить новый технический эффект повышения точности измерений и чувствительности.

Этот технический эффект достигается тем, что индикаторный элемент ферромагнитного накопительного счетчика выполнен в виде двух ферромагнитных накопительных счетчиков с коэффициентами накопления противоположных знаков, установленных на боковых стержнях П-образного сердечника, выходы которых соединены с входом сравнивающего устройства, а намагничивающая, она же размагничивающая, обмотка установлена на среднем стержне.

На чертеже представлена схема приставного ферромагнитного коэрцитиметра.

Приставной ферромагнитный коэрцитиметр содержит П-образный сердечник 1 с расположенной на нем намагничивающей и размагничивающей обмоткой 2 и индикаторные элементы 3 и 4, в виде двух ферромагнитных накопительных счетчиков, с коэффициентами накопления противоположных знаков, расположенные на боковых стержнях сердечника 1. Выходы индикаторных элементов подсоединены к входу сравнивающего устройства 5, а П-образный сердечник 1 и изделие 6 образуют замкнутую магнитную цепь.

Приставной ферромагнитный коэрцитиметр работает следующим образом.

Зазор между торцами сердечника 1 и изделием 6 существенно влияет на точность измерения и зависит от равномерности касания торцов П-образного сердечника 1 с поверхностью контролируемого изделия 6.

Обмотка намагничивания 2 обесточена и ток размагничивания равен нулю, индикаторные элементы 3 и 4 имеют некоторые, первоначально установленные, значения коэффициентов накопления К₁ и К₂, при этом с индикаторных элементов 3 и 4 снимаются сигналы, частота которых равна соответственно

где f - частота сигнала записи.:

Если зазоры между торцами сердечника 1 и изделия 6 различны, то значение f₁ и f₂ не равны между собой. Путем настройки зазора между сердечником 1 и изделием 6 добиваются равенства этих частот и в итоге общий сигнал выхода схемы сравнения равен нулю

Изделие 6 намагничивают кратковременным импульсом тока, протекающим по обмотке намагничивания 2. На это время источники питания и сигнала записи накопительных счетчиков индикаторных элементов 3 и 4 отключаются.

После намагничивания остаточная индукция изделия 6 создает поток в замкнутой магнитной цепи через сердечник 1, коэффициенты накопления индикаторных элементов 3 и 4 принимают значения

K’₁=K₁-n и K’₂=K₂+n,

где n - целое число.

В зависимости от направления магнитного потока в магнитной цепи сердечник 1 и изделие 6 (что зависит от направления намагничивающего поля и на принцип работы устройства не влияет) число n, характеризующее изменение накопления, имеет знак + или -. При этом частота сигнала на выходе индикаторных элементов 3 и 4 становится соответственно равной

Таким образом, частота сигнала с выхода индикаторного элемента 3 становится больше на величину Δf, а частота сигнала с выхода индикаторного элемента 4 становится меньше на Δf, чем частота сигнала записи.

Разность частот индикаторных элементов 3 и 4 с выхода сравнивающего устройства 5 пропорциональна величине остаточной индукции контролируемого изделия 6:

Поскольку коэффициенты накопления индикаторных элементов 3 и 4 изменяются в противоположных направлениях, то разность частот Δf становится в два раза больше, что повышает чувствительность по сравнению с прототипом.

Для измерения коэрцитивной силы изделия 6 на обмотку намагничивания 2 подаем ток обратной полярности.

При увеличении тока размагничивания в магнитной цепи сердечник 1 и изделие 6 создается магнитный поток противоположного направления. При этом коэффициенты накопления индикаторных элементов 3 и 4 изменяются, приближаясь к первоначальному значению. Соответственно изменяется и частота на выходе схемы сравнения.

Значение тока размагничивания, при котором частота сигнала с выхода схемы сравнения принимает значение, равное нулю, принимается за меру коэрцитивной силы.

Использование изобретения позволяет проводить контроль качества ферромагнитных изделий по двум параметрам: по магнитной индукции и коэрцитивной силе. При этом повышается точность считывания сигнала коэрцитиметра регистрирующим устройством. Причем изменение коэффициента накопления индикаторных элементов 3 и 4 в противоположных направлениях дает возможность повысить чувствительность к измеряемым параметрам и, соответственно, увеличить пределы измерения магнитной индукции и коэрцитивной силы изделия 6.

Источники информации

1. Журнал "Дефектоскопия", 1972, №6, с.21.

2. Авторское свидетельство СССР №407252, кл. G 01 R 33/02, 09.07.71.

3. Авторское свидетельство СССР №834635, кл. G 01 R 33/12 (прототип).

Формула изобретения

Приставной ферромагнитный коэрцитиметр, содержащий П-образный сердечник с намагничивающей и размагничивающей обмоткой, индикаторный элемент в виде по меньшей мере одного ферромагнитного накопительного счетчика и сравнивающее устройство, отличающийся тем, что индикаторный элемент выполнен в виде двух ферромагнитных накопительных счетчиков с коэффициентами накопления противоположных знаков, установленных на боковых стержнях П-образного сердечника, выходы которых соединены с входом сравнивающего устройства, а намагничивающая, она же размагничивающая, обмотка установлена на среднем стержне.

РИСУНКИРисунок 1