Способ магнитошумового контролямеханических напряжений

 

СОюз СОветских

Социалистических

Ваеаублкк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТфРСКРМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

6 01 N 27/83

Государственный квинтет

СССР пе яелаи нзобретений я открмтнй (23) Г1риоритет—

ОПубликованО 070481 Бюллетень No 13 (53) УДК 620. 179..14(088.8) Дата опубликования описания 09. 04. 81 (72) Авторы изобретения

В.Л. Венгринович и М.В. Обибок

Отдел физики неразрушающего контроля AH

Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАГНИТОШУМОВОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области неразрушанщих испытаний. Способ предназначен для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений в элементах конструк- . ций машин, аппаратов и в материалах, в том числе и величины остаточных сварочных напряжений. OH может найти применение на предприятиях машиностроительной промышленности, а также в строительстве.

Известен магнитошумовой способ контроля ферромагнитных изделий, состоящий в том, что контролируемым участком изделия замыкают магнитопровод электромагнита, перемагничивают изделие по предельной петле гистерезиса, а значение контролируемого параметра определяют по форме нормированного спектра шумов Баркгаузена относительно одной из его составляющих (13 .

Основной недостаток способа применительно к измерению внутренних напряжений состоит в том, что измерение энергетического спектра шума производится на фиксированной частоте. При этом не учитывается экстремальный характер зависимости энергетическжо спектра от частоты анализа, что имеет решающее значение для повышения достоверности контроля.

Известен также способ контроля степени деформации ферромагнитных материалов, заключакщийся в том, что в процессе перемагничивания контро. лируемого изделия измеряют его характеристические магнитные параметры, 10 например величину коэрцитивного поля

Н Баркгаузена pJ. Недостатком этого способа является трудность измерения и последующего усреднения по времени параметров единичных скачков Баркгаузена и, как результат этого снижение точности контроля. Эта трудность усугубляется тем, что форма и амплитуда реально измеряемйх импульсов на выходе индукционного электронного преобразователя неодно20 значно определяют такие параметры, как истинное коэрцитивное поле Нс скачка Баркгаузена. Оно зависит также от постоянной времени скачка Баркгауэена, которая носит случайный характер, и от расстояния между перемагничиваемым объектом и катушкой регист. рации, а также от других случайных факторов.

Наиболее близким к изобретению явля30 Жся способ магнитошумового". контроля

8196 79 механических напряжений ферромагнитных материалов с использованием электромагнитного преобразователя и приемно-преобразовательной схемы, заключающийся в том, что контролйруеьый материал перемагничивают на инфранизкой частоте, выделяют скачки Баркгаузена, преобразуют их в ЭДС самоиндукции и регистрируют значение спектральной плотности магнитных шумов 31 .

Известно, что в низкочастотной области спектральная плотность шума

Баркгаузена имеет экстремальную зависимость от частоты. На фиксированной частоте (моде) спектральная плотность достигает максимума. Экспериментально установлено, что мсща смещается в зависимости от величины приложенных и остаточных напряжений.

Недостаток способа состоит в том, что контроль эффективного напряжения шума (спектральной плотности) ведется 26 на фиксированной частоте. В результате этого не используются оптимальные частоты (моды), на которых чувствительность магнитошумового метода к напряжениям является оптимальной. р

Это ведет к снижению достоверности контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля механических напряжений.

Для достижения цели предварительно экспериментально определяют полосу частот максимумов спектральной плотности магнитных шумов при механических напряжениях, изменяющихся от нуля до предела текучести, а в процессе контроля материала частоту анализа магнитного шума приемно-преобразовательной схемы плавно изменяют в полосе частот, характериэукщей диапазон механических напряжений, и по 40 максимальному значению спектральной плотности магнитного шума за цикл перемагничивания судят .о величине внутренних напряжений в изделии.

На чертеже приведена блок-схема 4 устройства, реализукщего предлагаемай способ.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 инфранизкой частоты, намагничивающую обмотку 2, намотанную на магнитопроводе

3, замкнутом контролируемым материалом (изделием) 4, на котором расположен индукционный преобразователь

5, усилитель: 6, перестраиваемый фильтр 7 и выходной (регистрирующий) блок 8. Между выходом фильтра 7 и его управляющим входом включены последовательно соединенные дискриминатор

9, ключ 10 и генератор 11 качающейся частоты. о

Устройство работает следукщим образом.

Контролируемым изделием 4 замыкают магнитопровод 3 с иамагничивакщей обмоткой 2, которая питается,от генера- 65 тора 1 инфраннзкой частоты. Скачки

Баркгаузена преобразуются в ЭДС с помощью индукционного преобразователя 5 и усиливаются усилителем 6. Узкополосный фильтр 7 настраивается на частоту f, которая предварительно

0 экспериментально определена как частота максимума спектральной плотности магнитного шума при механических напряжениях, равных нулю. На выходе фильтра 7 возникает сигнал, пропорциональный эффективному напряжению магнитного шума на частоте анализа

Этот сигнал поступает на вход дискриминатора 9, на выходе которого появляется сигнал только после того, как уровень сигнала с выхода фильтра 7 превысит уровень, задаваемый дискриминатором. Сигнал с выхода дискриминатора поступает на вход ключа 10, который запускает генератор 11 качакщейся частоты . Генератор качающейся частоты обеспечивает плавное изменение частоты настройки фильто ра 7 от частоты fm до частоты максимума спектральной плотности магнит4 ного шума fm при механических напряжениях, равных пределу текучести материала контролируемого иэделия. Сигнал с выхода фильтра 7 поступает также на вход блока 8, в качестве которого может быть использован, например, пиковый вольтметр.

Как показали исследования, для каждого материала имеется своя частота, на которой сигнал магнитного шума будет наибольшим. Перестройка частоты анализа, осуществляемая с помощью фильтра 7, позволяет производить контроль на максимальном сигнале, что повышает его точность.

Применение предлагаемого способа позволяет значительно повысить отношение сигнал/помеха при контроле внутренних упругих напряжений. Особо эффективным способ оказывается при контроле напряжений в ферромагнетиках, имеющих константу магнитострикции, близкую к нулю, когда такие широко используемые магнитные параметры, как коэрцитивная сила, магнитная проницаемость в слабых и средних полях, остаточная индукция, оказываются нечувствительными к уровню внутренних напряжений.

Формула изобретения

Способ магнитошумового контроля механических напряжений ферромагнитных материалов с использованием электромагнитного преобразователя и приемно-преобразовательной схемы, заключающийся в том „ что контролйруемый материал перемагничивают на инфранизкой частоте, выделяют скачки Баркгаузена, преобразуют их в ЭДС самоиндукции и регистрируют значе819679

Составитель А. Матвеев

Редактор T. Юрчикова Техред М.Голиика Корректор.Г. Назарова .

Заказ 370/22 Тираж 0 одпис кое

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал пПП Патент, г. Ужгород, ул. роектная, ние спектральной плотности магнитных шумов, отличающийся тем, что с целью повышения точности контЕ роля, предварительно эксперименталь-. но Ьпределяют полосу частот максимумов спектральной плотности магнитных шумов прн механических напряжениях, изменякщихся от нуля до предела текучести материала, а в процессе контроля материала частоту анализа магнитного шума приемно-преобразователь- о ной схемы плавно изменяют в полосе частот, характеризующей диапазон ме канических напряжений, и qo максимальному значению спектральной плотности магнитного шума за цикл перемагничивания судят о величине внутренних напряжений в изделии.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 461346, кл. 9 01 и 27/86 1972

2. Патент Франции В 2158994, кл. 9 01 и 27/00, опубл. 1978.

3. Патент ГДР В 71635,, кл. 42 к, 46/03, 1970. !