Устройство для магнитошумовойструктуроскопии

 

О П И С А Н И Е < 832436

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свив-ву (22) Заявлено 13. 07. 79 (21) 2796730/25-28 с присоелинением заявки № (23) 11риоритет

Опубликовано 23 . 05 . 81. Бктллетень № 1 9

3 (5I)M. Кл.

G 01 N 27/86

Госудврстввнный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179. .14(088.8) Jl,àTà опубликования описания 30 .05 . 8 1

Б. В. Лаврентьев, Л.Л. Каубрак, Я.И. Чекас, Б Н. Гйфзфило«в;--; 1

» ) и E.À.Âîëoäè÷åâ

Ростовский-на-Дону научно-исследовательс ий ина тттут... » технологии машиностроения I

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ

СТРУКТУРОСКОПИИ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных изделий и может быть использовано для контроля структурно-механических свойств изделий.

Известно устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее источник перем гничивающего поля, индукционный преобразователь и соединенный с ним анализатор спектра магнитных шумов контролируемого изделия .11.

Недостатком этого устройства является низкая точность и производительность контроля структурномеханических свойств ферромагнитных изделий, что связано с воздействием шумов в измерительном канале и необходимостью предварительной подготовки контролируемого изделия, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее низкочастотный источник перемагничивающего поля, индукционный преобразователь магнитных шумов, первый вывод обмотки возбуждения которого подклю.5 чен к выходу низкочастотного источника перемагничивающего поля, широкополосный усилитель, два детектора, блок интегрирования, пороговый блок и индикатор (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля структурно-механических свойств ферромагнетиков из-за того, что прин15 цип работы устройства основан на определении временного интервала, в котором в намагниченном до насыщения материале скачки намагниченности уже не возникают.

Цель изобретения — повышение точности контроля °

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для магнитной структуроскопии.снабжено фильтром верх3 8 них частот, вход которого подключен. к измерительной обмотке индукционного преобразователя магнитных шумов, первой дифференцирующей цепью, вход ко горой подключен через соединенные последовательно, широкополос ный усилитель, первый детектор, блок интегрирования и пороговый блок к выходу фильтра верхних частот, а вы— ход — ко входу второго детектора, триггером, первый вход которого соединен с выходом .второго детектора, образцовым резистором, один из контактов которого подключен ко второму выводу обмотки возбуждения, а второй контакт — к общему проводу, соединенными последовательно фазорегулятором, удвоителем частоты, вторым пороговым блоком, второй дифференцирующей цепью и третьим детектором, выход которого соединен со вторым входом триггера, а вход фазорегулятора соединен со вторым выводом обмотки возбуждения, а также соединенными последовательно, ключевым усилителем, к одному из входов которого подключен выход триггера, четвер тым детектором и вторым блоком интегрирования, к выходу которого подключен индикатор, умножителем частоты, переключателем и измерительным генератором, вход умножителя частоты подключен ко второму выводу обмотки возбуждения, второй вход ключевого усилителя подключен к среднему подвижному контакту переключателя, а выходы умножителя частоты и измерительного генератора соединены с двумя контактами переключателя, На фиг, l представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2эпюры напряжений в различных точках устройства.

Устройство соцержит низкочастотный источник 1 перемагничивающего поля, соединенный с обмоткой 2 возбуждения индукционного преобразователя.

Последовательно с обмоткой воз.— буждения включен образцовый резистор

3. Измерительная обмотка 4 индуктивно связана с контролируемым изделием 5. К выходу измерительной обмотки 4 подключены соединенные последовательно фильтр, 6 верхних частот, широкополосный усилитель 7, первый детектор 8, первый блок 9 интегрирования, первый пороговый

32436 4 блок 10, первая дифференцирующая цепь

ll, второй детектор 12 и первый вход триггера 13.

Образцовый резистор. 3 соединен через фазорегулятор 14, удвоитель

15 частоты, второй пороговый блок

16, вторую дифференцирующую цепь

17 и третий детектор 18 со вторым входом триггера 13, к выходу которого подключен первый вход ключевого усилителя 19. Ко второму входу усилителя 19 подключен средний подвижный контакт переключателя 20, к крайним двум контактам переключателя 20 подключены измерительный генератор

21 и выход умножителя 22 частоты, вход которого соединен с образцовым резистором 3. К выходу ключевого уси— лителя подключены, соединенные последовательно, четвертый детектор

23, второй блок 24 интегрирования и индикатор 25.

20,пряжение 3 усилителя 7 поступает на вход первого детектора 8, подав Устройство работает слецующим образом.

Низкочастотный источник 1 перемагничивающего тока создает переменное магнитное поле 26 Н„ эбмотки

2 возбуждения, изменяющееся, наприЗ0 мер, синусоидально. Это поле неремагничивает контролируемое изделие

5. В процессе перемагничивания в ферромагнетике изделия 5 происходит скачкообразные смещения доменных

35 границ что сопровождается возникЭ новением ЗДС магнитного шума в измерительной обмотке 4 индукционного преобразователя ЭДС индукционного преобразователя поступает на

40 вход фильтра 6 верхних частот, где происходит подавление дискретных компонентов спектра ЭДС (первая и высшие гармоники перемагничивающего

- поля). С выхода фильтра 6 сигнал поступает на вход широкополосного усилителя 7, усиливающего сплошную компоненту спектра ЭДС (магнитного шума) преобразователя. На выходе усилителя 7 действует отфильтрован50 ная ЭДС магнитного шума 27 „, причем момент возникновения этой ЭДС (точка а )соответствует во времени достижению перемагничивающим полем

Н„ значения напряженности поля старта Н зародышей обратного перемагс.т ничивания (после перехода через экстремум Н„,точка а ). Выходное на"

5 8324 ляющего сигналы отрицательной полярности, выходное напряжение которого поступает на вход первого блока 9 интегрирования, постоянная времени . которого обеспечивает получение на его выходе огибающей ЭДС магнитных шумов 28 0 „ (текущего спектра).

Напряжение Uy поступает на вход nepl вого порогового блока 10 с порогом срабатывания 0п . В моменты равенства IO

1 напряжения U порогу 0п происходит а1 1 переключение порогового блока 10, что сопровождается возникновением на

его выходе прямоугольных импульсов

29 U передний фронт которых со< т- Is

П11 ветствует во времени точке 27 а с некоторой погрешностью pt, однако эта погрешность имеет систематический характер и ее можно учесть. Напряжение 0п поступает на вход первой диф- 2о ференцирующей цепи 11, формирующей

I на выходе короткие импульсы 30 Up в моменты переключения первого поI рогового блока 10. Напряжение 0„ поП1а ступает на вход второго детектора 12, 25 подавляющего импульсы отрицательной полярности, импульсы вьгходного наI пряжения 31 0г 1 поступают на первый вход триггера 13 и переключают его в первое устойчивое состояние. Напря- ЗО жение с образцового резистора 3, синфазное с перемагничивающим током обмотки 2 и напряженностью перемагничивающего поля 26 Н „поступает на

6РР вход фазорегулятора 14, осуществля- gs ющего поворот фазы входного напряжения на фиксированный (регулируемый при настройке устройства) угол.

Выходное напряжение фазорегулятора

14 поступает на вход удвоителя 15 частоты, выходное напряжение 32 0 которого поступает на вход второго порогового блока 16 с порогом срабатывания 0о 32,которое переключается в моменты равенства этих напря- 4> жений. Импульсы выходного напряжения 33 0п второго порогового блока

16 поступают на вход второй дифференцирующей цепи 17, формирующей на выходе короткие импульсы 34 0 в моменты о

Т переключения второго порогового блока

16. Напряжение UI поступает на вход третьего детектора 18, подавляющего импульсы отрицательной полярности, импульсы выходного напряжения 35 01

1 поступают на второй вход триггера

13 и переключают его во второе устойчивое состояние. Прямоугольные импуль36 б сы выходного напряжения триггера 36

0т поступают. на управляющий вход ключевого усилителя 19, открывая его на время йТ действия импульсов U . .На сигнальный вход ключевого усилителя 19 поступает высокочастотное напряжение подвижного контакта переключателя 20, на один из неподвижных контактов которого поступает напряжение с выхода высокочастотного измерительного генератора 21, а на второй — с выхода умножителя 22 частоты, умножающего частоту его входного напряжения, снимаемого с выхода образцового резистора 3. Радиоимпульсы высокочастотного выходного йапряжения ключевого усилителя 19, действующие в течение времени Ь Т, поступают на вход четвертого детектора 23, подавляющего сигналы отрицательной полярности. Выходное напряжение 37 0„„ четвертого детектора 23 после интегрирования вторым блоком 24 интегрирования поступает на индикатор 25. Так как фаза им1 пульсов 0 во времени постоянна . (при настройке добиваются соответствия этих импульсов во времени перехода перемагничивающего тока через

t экстремум), а фаза импульсов 0> во

1 времени соответствует достижению перемагничивающим полем напряженности поля старта зародышей обратного перемагничивания Н то и промежуток ЬТ пропорционален напряженности поля старта. Поэтому действующее значение напряжения на выходе ключевого усилителя пропорционально напряженности поля старта. Следовательно, показания индикатора 25 пропорциональны напряженности поля старта, характезирующего структурно-механические свойства контролируемого изделия.

При использовании инфранизкочастотного перемагничивания (доли и единицы герц) сигнальный вход ключевого усилителя 19 соединяется через подвижный контакт переключателя

20 с выходом высокочастотного измерительного (например, кварцевого) генератора 21. При использовании более высокочастотного перемагничивания десятки и сотни герц сигнальный вход ключевого усилителя соединяется через подвижный контакт переключателя 20 с выходом умножителя

22 частоты перемагничивания, что позволяет устранить влияние вариаций

7 83 частоты перемагничивания на результаты контроля.

Формула изорретения

Устройство для магнитошумовой струк туроскопии, содержащее низкочастотный источник перемагничивающего поля, индукционный преобразователь магнитных шумов, первый вывод обмотки возбуждения которого подключен к выходу низкочастотного источника перемагничивающего поля, широкополосный усилитель, два детектора, блок интегрирования, пороговый блок и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено фильтром верхних частот, вход которого подключен к измерительной обмотке индукционнс:c преобразователя магнитных шумов, первой дифференцирующей цепью, вход которой подключен через соединенные последовательно широкополосный усилитель, первый детектор, блок интегрирования и пороговый блок к выходу фильтра верхних частот, а выход - ко входу второго детектора, триггером, первый вход которого соединен с выходом второго детектора, образцовым резистором, один из контактов которого подключен кэ второму

2436 выводу обмотки возбуждения, а второй контакт — к общему проводу, соединенными последовательно фазорегулятором, .удвоителем частоты, вторым пороговым блоком, второй дифференцирующей цепью и третим детектором, выход которого соединен со вторым входом триггера, а вход фазорегулятора соединен со вторым выйодом об10 мотки возбуждения, а также соединенными последовательно ключевым усилителем, к одному из входов которого подключен выход триггера, четвертым детектором .и вторым блоком интегрирования, к выходу которого подключен индикатор, умножителем частоты, переключателем и измерительным генератором, вход умножителя частоты подключен ко второиу выводу обмот20 ки возбуждения, второй вход ключевого усилителя подключен к среднему подвижному контакту переключателя,а выходы умиожителя частоты и измерительного генератора соединены с двумя контактами переключателя.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

30 И- 513237, кл. G Ol В 7/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 616573, кл. G Ol N 27/86, 1977 (прототип).

83243б

Составитель Б.Глазков

Редактор О.Черниченко Техред И.Асталош.Корректор Е. Рошко

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4981 87 Тираж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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