Устройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов

 

Oll ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски н

Соцмалмстммиескмн

Республик 926579 (61 ) Допол н м тельное к а вт. с вмд-ву (22)Заявлено 04.08.80 (21) 2972520/25-28 (51)M. Кл.

G 01 и 27/72 с присоединением заявки М3Ьеудврстненный квинтет

СССР но делам нзабретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07 05 82, Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 07.05.82 (53) УД К 620. 179. .14(088. 8) А.А. Григорьев,. В.Т. Гузеев, Ю. Н.Жупк и Б.Н.Цырульников (72) Авторы изобретения

1, : . ) 7 с

i (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ

АНИЗОТРОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля механических деформаций и напряжений по величине анизотропии магнитных свойств деталей и конструкций из ферромагнитных материалов во всех областях машиностроения.

Известно устройство для измерения анизотропии магнитных свойств, по величине которой определяют напряжения и деформации в материале детали, содержащее электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде Ш-образного магнитопровода, 15 на среднем стержне которого расположены обмотка возбуждения и измерения, источник переменного тока и схему из-. мерения..Магнитопровод по вертикаль20 нои оси соединен с электродвигателем, приводящим его во вращение. В измерительной обмотке модулируется сигнал, пропорциональный магнитной ани1 зотропии, по величине которой судят о состоянии материала детали L13.

Недостатком этого устройства является то, что наличие подвижных частей и токосъемника снижает его надежность в целом и точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащее электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде двух взаимно перпендикулярно расположенных ll-образных сердечников с возбуждающими и индикаторными,обмотками, подключенный к возбуждающим обмоткам блок питания в виде источника переменного тока, блок обработки и измерения сигнала, подключенный к индикаторным оЬмоткам, .электронный коммутатор, вход которого подключен-к источнику переменного тока, а выход соединен с возбуж" дающими обмотками сердечников, например П-образных. Сердечники датчи9265

35 входы вычислителя блока 11 обработки и измерения сигнала, который выполняет необходимые операции над сигнал™щ пропорциональными магнитным. индукциям ВХ и 0>. Таким образом, на вы40 .ходе вычислителя получают напряжения, пропорциональные величинам интересующих параметров магнитной анизотропии в любом направлении, которое задается углом измерения p . Этими параметф5 рами являются - магнитная индукция В в материале (параметр, измеряемый в устройстве-прототипе) В = "18 < + В, магнитная проницаемость . М..

5О Ь ЕХ +В.„. тт- — ссставаасщаа иаснитН Н нои индукции В„, нормальная к намагничивающему полю В „= Bsi>+ где

Ь= б +e, ;d,=13-7 7=c3rct%

Х 3 Ь» (фиг. 2) 3 ка снабжены независимыми упругими пружинами (2 1.

Известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерений из-за наличия электронного ком5 мутатора.

Цель изобретения — повышение точности измерений анизотропии ферромагнитных материалов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения маг" нитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащем электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде двух взаимно пер- 5 пендикулярно расположенных П-образных сердечников с возбуждающими и индикаторными обмотками, подключенный к возбуждающим обмоткам блок питания, блок обработки и измерения сигнала, подключенный к индикаторным обмоткам, блок питания выполнен в виде источника двух переменных напряжений, каждая возбуждающая и индикаторная обмотки состоят из двух секций, расположенных симметрично с двух сторон от места соединения сердечников, а выходы блока питания соединены с соответствующими возбуждающими обмотками и входами блока обработки и измерения.

На фиг. 1 представлена конструкция и принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма преобразователя, установленного на анизотропном материале.

Устройство содержит электромагнитный датчик 1 в виде П-образных сердечников 2 и 3, соединенных крестообразно под прямым углом, на которых размещены возбуждающие обмотки 4 и 9 и индикаторные обмотки 6 и 7, состоящие каждая из двух секций. Блок 8 питания выполнен, например, в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора, к выходам 9 и 10 которого подключены обмотки возбуждения. Выходы блока 8 питания и индикаторные обмотки соединены также с блоком 11 обработки и измерения сигнала преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 устанавливают полюсами сердечников на исследуемую. поверхность (не показана) Включают блок 8 питания, который запитывает обмотки 4 и 5 возбуждения, Магнитные потоки, создаваемые этими обмотками, 79 4 направляются сердечниками 2 и 3 в исследуемый материал. Благодаря соединению сердечников под прямым углом и секционированию обмоток возбуждения векторы напряженности составляющих магнитного поля образуют также прямой угол. Результирующий вектор напряженности Н» в материале имеет направление, которое определяется амплитудами составляющих напряженности. При синусоидальном возбуждении эти составляющие имеют вид

H„= Н 91пр-g„ и mt и H> ——

= Н„„cos 1ь ц им . Задавая одинаковые максимальные значения амплитуд Н а затем изменяя амплитуду однои составляющей по закону синуса угла измерения 1 между выбранным направ лением начала отсчета и вектором Н, а второй - no закону косинуса этого же угла, обеспечивают поворот вектора Н с неизменной амплитудой беэ вращения самого датчика. Направлением вектора Н определяется направление измерений. Величины электрических сигналов индикаторных обмоток 6 и 7 определяются проекциями вектора магнитной индукции В на направления сердечников 2 и 3. Оба этих выходных сиг нала подают в блок 11 обработки и измерения сигнала, в котором после интегрирования они поступают в схемы компенсации начального сигнала измерительных обмоток (не показаны). Далее выходные сигналы пост пают на

5 926

8 качестве блока 8 питания удобно испольэовать синусо-косинусный вращающийся трансформатор. Амплитуда напряжений на.выходах трансформатора изменяется по законам синуса и косинуса угла измерения Р, который задается поворотом ротора трансформатора относительно выбранного начала отсчета. Этим углом 9 определяется положение векто а ез льтирующего поля Нл = Н + Н 1- в исследуемом

Ъ материале. Блок 8 питания может быть выполнен также в виде электронного генератора переменного напряжения с двумя выходами. Амплитуды напряжений на выходах можно регулировать flo синусу и косинусу, например, с.помощью потенциометров с переменным шагом намотки.

Схемы компенсации начального сигнала выполнены по принципу компенсации, когда компенсируемый и компенсирующий сигналы выпрямляются, Pan" равляются навстречу друг другу и выравниваются до полной компенсации.

Устойчивая компенсация в данном устройстве достигается тем, что напряжения компенсации подаются с выходов блока питания, т.е. иэ цепи, которая формирует началь- . ный сигнал. Компенсация начального сигнала для выбранного начала отсчета позволяет получить кривую анизотропии, исходящую из нуля, и расширить диапазон измерений.

Предлагаемое устройство позволяет с большей надежностью и точностью снимать кривые магнитной анизо579 тропии в ходе усталостного процесса непосредственно на рабочем объекте.

5 Формула изобретения

Устройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащее электромагнитный

1О датчик, магнитная система которого выполнена в виде двух взаимно перпендикулярно расположенных П-образных сердечников с возбуждающими и индикаторными обмотками, подключенный

15 к возбуждающим обмоткам блок питания, блок обработки и измерения сигнала, подключенный к индикаторным обмоткам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос2о ти измерений, блок питания выполнен в виде источника двух переменных напряжений, каждая возбуждающая и индикаторная обмотки состоят из двух секций„ расположенных симметрично с

25 двух сторон от места соединения сердечников, а выходы блока питания соединены с соответствующими возбуждающими обмотками и входами блока обработки и измерения.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зацепин Н.Н., Лухвич А.А., -Мельгуй М.А. Физические методы нераэрушающего контроля. "Наука и техниз5 ка", 1979, с.31-34.

2. Авторское свидетельство СССР

М 397834, кл. G 01 N 27/72 ° 197" (прототип) . !

9г6579 иг.

Составитель А.бодров

Редактор Л.фильТехредE. Харится»чик Корректор О.Билак

i)

Заказ 2976/38 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4