Накладной индукционный преобразовательдля магнитошумовой структуроскопии
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Сециалнстнчесннх
Ресаублнм
oi>824015 (бт) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 170779 (21) 2799096/25-28 с присоединением заявки Н2 (53)М. Кл.з
G N 27/83
Государственный коинтет
СССР оо деяам изобретений н открмтнй (23) Приоритет
Опубликовано 230431, Бюллетень Й9 15
Дата опубликования описания 25,0481 (53) УДК 620.179. . 14 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Б. В. Лаврентьев,. Я. Н. Чекас, Б. Н. Гнезд и Е.A. Володичев!
Ростовский-на-Дону н аучно-исследователь технологии машиностроения (71) Заявитель кий инщэттур:,;у, (54 ) НАКЛАДНОЙ ЦНДУКЦ ОННЫЙ .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ДЛЯ МАГНИТОШУИОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ
Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для контроля структурно-механических свойств ферромагнитных изделий..
Известен накладной индукционный преобразователь для магнитошумовой структуроскопик, содержаний источник ® перемагничивающего.поля, выполненный в виде подковообразного электромагнита, и измерительную катушку, расположенную.между полюсами электромагнита, плоскости витков которой параллельйы плоскости поверхности контролируемого изделия (1 1.
Недостатком известного преобразователя является низкий уровень ЭДС магнитного шума, так как в формировании этой ЭДС принимает участие про- 20 дольная по направлению перемагкичк» вания составляющая скачков намагниченности, наводящая импульсы ЭДС на участках витков, расположенных перпендикулярно направлению перемагничивания.При использовании круглой катушку радиуса к с общей длиной витка 2Вй активная длина витка (удвоенная проекция ее на перпендикуляр к направлению перемагничивания) состав. -ЗО ляет 4 R, т. е. 4 R/2%R я 63, 6%. При использовании квадратной катушки тех же габаритов со стороной 2R (в этот квадрат вписывается окружность радиуса R) активная длина витка составляет 4R при-общей длине витка 8R, т.е..
50%.
Наиболее близким к предлагаемому является накладкой индукционный преобразователь для магнитошумовой струК туроскопии, содержащий источник перемагничивающего поля, выполненный в виде соленоида, и накладную измерительную катушку, размещенную внутри его, выполненную в вкде двух идентичных последовательно-встречно включенных секций, установленных одна за другой плоскостью витков нормально к направлению перемагничивания, внутри которой расголожено контролируемое изделие (2).
Недостатком известного преобразователя является низкая точность контроля при одностороннем доступе к контролируемОму изделию, обусловленная малым отношением сигнал/шум. При установке двухсекционного преобразова теля боковой (наружной) поверхностью секций на поверхность контролируемого изделия через площадь витков прохо824015 дит значительный по величине несинусоидальный магнитный пОток -(перемагничивание о©уществляется по петле, близкой к предельному циклу гистерезиса), наводящий периодическую несинусоидальную ЭДС в секциях катушек 5
Вследствие невозможности изготовить совершенно идентичные секции и совершенно идентично их ориентировать, на выходе преобразователя действует разностная ЭДС первой и высших гармоник основного потока, причем с повышением номера гармоники (ее частоты), эту ЭДС все труднее скомпенсировать. При этом наиболее высокочастотные гармоники, лежащие в пределах спектра ЭДС магнитного шума, являю- 15 щиеся шумом в информационном смысле, проходят в измерительный тракт структуроскопа даже после подавления дискретных компонент ЭДС преобразовате-. ля фильтром верхних частот, что сни- 30 жает точность контроля. При установке секций. преобразователя боковой поверхностью в верхней-нерабочей-части витков также наводится ЭДС магнитного шума, направленная встречно ЭДС, на- 2 водимой скачками намагниченности в рабочей части витков, прилегающей к поверхности контролируемого иэделия (направление витков в нижней и верхней части катушки — встречное). Поэтому результатирующая ЭДС магнитного шума каждого витка, являющаяся
"сигналом", в информационном смысле мала, что также снижает точность контроля, Цель изобретения — повыаение точности контроля изделий при одностороннем доступе к изделию.
Поставленная цель достигается тем, что витки секций выполнены в виде вытянутых прямоугольников с отноше- фо нием длины к высоте ))1, одна из длинных сторон витков экранирована изнутри катушки проводящим немагнйтным экраном, толщина h, которого выбрана из соотношения 45
h > 5031 gg где (7- электропроводность экрана, См/м; $0 — нижняя частота спектра магнитнбго шума, Гц.
На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь, разрез, на фиг. 2— то же, вид сбоку.
Преобразователь содержит источник перемагничивающего поля Н (на чертеже не показан), осуществляющий циклическое перемагничивание контролируемого иэделия 1, на поверхности которого установлена накладная из- ц) мерительная катушка, две идентичные секции 2 и 3 которой включены последовательно-встречно и установлены Од« на за другой плоскостью витков нормально к направлению, перемагничивания и поверхности иэделия 1. Витки секций 2 и 3 выполнены прямоугольной формы с отношением длины к высоте намного больше единицы, одна из длин-. ных сторон витков примыкает к контролируемому изделию 1, а удаленная от изделия 1 длинная сторона витков экранирована изнутри катушки проводящим немагнитным экраном 4, толщина h которого выбрана из соотношения
h > 503 где (— электропроводность экрана, См/м;
f — нижняя частота спектра магнитного шума, Гц..
Выходные зажимы 5 катушки соединены со структуроскопом (на чертеже не показан).
Преобразователь работает следующим образом.
Источник перемагничивающего поля (на чертеже не показан) осуществляет циклическое перемагничивание контролируемого изделия 1 магнитным полем Й. При этом в ферромагнетике из- делия 1 происходят скачкообразные смещения доменных границ (скачки
Баркгаузена), наводящие импульсы ЭДС магнитного шума в секциях 2 и 3 измерительной катушки. При этом в части витков, прилегающей к поверхности контролируемого иэделия 1, наводится
ЭДС магнитного шума, состоящая из множества импульсов от отдельных скачков намагниченности, действующая на зажимах 5 измерительной катушки (соединенных со структуроскопом) и несущая информацию о свойствах контраЛКРУЕМОГО ИЗДЕЛИЯ 1. При этом. в верхней части витков ЭДС, магнитного шума не наводится, так как магнитные поля скачков намагниченности затухают в экране 4. Толщина экрана обеспечивает эффективное затухание электромагнитных полей скачков с нижней частотой спектра f. Поэтому результатирующая ЭДС на зажимах 5 повышается по сравнению с ЭДС преобразователя без экрана. Этим обеспечивается повышение уровня сигнала информативной
ЭДС магнитного шума. Одновременно а секциях 2 и 3 наводятся ЭДС дискретных составляющих магнитного потока— первая и высшие гармоники. Эти ЭДС за счет встречного включения секции
2 и 3 вычитаются, а на зажимах 5 действует разностная ЭДС, обусловленная неидентичностью секций 2 и 3 (технологическим разбросом их параметров).
Так как витки секций 2 и 3 выполнены прямоугольной формы с отношением длины к высоте намного больше единицы, то площадь каждого из витков мала при большой (относительно к общей длине витка) рабочей его части, 824015
Формула изобретения
h > 5034 0
1. Авторское свидетельство СССР
9 461346, кл. G 01 N 27/86, 1975.
2. "Дефектоскопия", 1977, В 4, с. 84, конструкция Р 1 (прототип).
0 0 й
Составитель А. Бодров
Редактор Н. Кончицкая Техред М. Рейвес Корректор В. Синицкая
Заказ 2097/62
Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
;.властвующей в формировании ЭДС магнитного шума (прилегающей к изделию 1). При малой площади витка мал и основной поток, сцепленный с ним, поэтому малы и дискретные составляющие ЭДС секций и их результатирующая
ЭДС на зажимах 5. Этим обеспечивается уменьшение уровня информационного шума (дискретных составляющих ЭДС пре;образователя).
Повышение уровня сигнала при одно-. временном снижении уровня шума обеспечивает повышение отношения сигнал/шум, что, с свою очередь, обеспечивает повышение точности контроля, Конструкция преобразователя позволяет получить максимально возмож- "15 ную ЭДС магнитного шума, снимаемую с единицы площади поверхности контролируемого изделия, так как витки его ориентированы нормально к направле.нию перемагничивания, т.е. преобра- Я зователь регистрирует продольную (по направлению неремагничивания) составляющую скачков намагниченности,всегда более мощную, чем поперечная.-.составляющая, так как в формировании продольной составляющей участвуют скачки и 180 -ых и 90 -ых границ, а в формировании поперечной составляющей — лишь скачки 90 -ых домено ных границ. Введение проводящего экрана позволяет увеличить ЭДС шума в 1,2-1,5 раза.
Практическое использование преобразователя позволяет повысить отношение сигнал/шум в измерительном канале структуроскопа, тем самым повышает точность контроля иэделий, увеличивается их надежность и долговечность.
Накладной индукционный преобразователь для магнитошумовой структуроскопии, содержащий источник перемагничивающего поля и накладную измерительную катушку, две идентичные секции которой включены последовательновстречно и установлены одна за другой плоскостью витков нормально к направлению перемагничивания, о т л и— ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения точности контроля при .одностороннем доступе к изделию, витки секций выполнены в виде вытянутых прямоугольников с отношением длины к высоте )) 1, одна из длинных сторон витков экранирована изнутри катушки проводящим немагнитным экраном, толщина h которого выбрана иэ соотношения где 6 — электропроводность .экрана, См/м;
f — нижняя частота спектра магнитного шума, Гц.
Источники информации, принятые во внимание при экспертйзе
