Способ измерения механических напряжений в ферромагнитных изделиях

 

-1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ, включающий намагничивание контролируемого изделия переменным , магнитным полем, параллельным его поверхности , периодическое изменение направления поля, вьщеление и -измерение сигнала, пропорционального величине огибающей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, с помощью измерительного преобразователя , отличающийся тем, что, с. целью повышения точности, дополнительно выделяют и измеряют величину сигнала, пропорционального несущей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, определяют значение опорного.напряжения, а величинумеханических напряжений в изделии определяют из соотношения СГ-КУц 1). (Г К Ос -величина механических нагде пряжений, -коэффициент пропорциональности; -вели ина. огибающего сигнала; величина несущего сигнаUB ла , Оо величина опорного напряжения . 2 .. Способ ПОП.1, отлич аю-g щ и и с я .тем, чтовеличину опорного напря кения определяют по результатам измерения огибакнцего и несуще-. го сигналов при двух значениях зазора между измерительным преобразователем и изделием из соотношения

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(я) G 01 N 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ з

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3369970/18-21 (22) 21.12.81 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) В.Г.Горбаш (71) Институт прикладной физики

АН Белорусской .ССР . (53) 621. 317(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 372428, кл. (01 L 1/12, 1971.

2. Большаков В.Н. и др. Магнито анизотронный метод определения механических напряжений. — Физические . свойства металлов и проблема неразрушающего контроля. Минск, "Наука и техника", 1978, с. 93-97. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ

ИЗДЕЛИЯХ, включающий намагничивание контролируемого изделия переменным, магнитным полем, параллельным его поверхности, периодическое изменение направления поля, выделение и измерение сигнала, пропорционального величине огибающей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, с помощью измерительного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно выделяют и измеряют величину сигнала, пропорционального несущей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, опреде. ляют значение опорного напряжения, а величину механических напряжений в иэделии определяют из.соотношения B+ ()o г-xu„— ö где () — величина механических напряжений, К вЂ” коэффициент пропорцио.нальности;

Он — величина. огибающего сигнала;

Ц вЂ” величина несущего сигнала, величина опорного напря0 жения. -

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю — Я шийся .тем, что величину опорного напряжения определяют по результатам измерения огибающего и несуще-. го сигналов ори двух значениях зазора между измерительным преобразова- телем и изделием из соотношения Я

I »

0 » "н-U» о =()

"))"н-"в н

» f » где ОН 10н ОВ, Ов — соответственно величины огибающего и несущего сигналов при двух.значениях зазора.

1046669

) бо

G =ÊÎ м (>

Ь где

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано для контроля изпелий из ферромагнитных материалов, например, с помощью накладных магнитоупругих преобразователей.

Известен способ измерения механических напряжений, включающий намаг- ничивание контролируемого изделия параллельно его пбверхности во взаимно перпендикулярных направлениях и изме- 0 рение разности магнитных потоков в этих направлениях, по которой судят . o величине механических напряжений P1).

Недостатком известного способа является зависимость результатов из- 15 мерений. оТ величины зазора между накладным преобразователем и контролируемым объектом, что снижает точность измерений.

Известен также способ измерения ур механических напряжений в ферромагнитных иэделиях, включающий намагничивание контролируемого изделия переменным магнитным полем, параллельным его поверхности, периодическое изменение направления поля, выделение и измерение сигнала, пропорционального величине огибающей амплитудно-мо- дулированного магнитного потока в иэ- делии, с помощью измерительного преобразователя, по величине этого сигнала судят о величине механических напряжений:(2), Недостатком данного способа также является зависимость величины низкочастотного сигнала от зазора между преобразователем и контролируемым изделием, что снижает точность измерения механических напряжений..

Цель изобретения — повышение точности измерения. - . 40

Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения механических напряжений в ферромагнитных иэделиях, включающему намагничивание контролируемого изделия переменным 45 полем, параллельным его поверхности, периодическое изменение направления поля, выделение и измерение сигнала, пропорционального величине огибающей амплитудно-модулированного магнитного50 потока в иэделии, дополнительно выделяют и измеряют величину сигнала, пропорционального несущей амплитудномодулированного магнитного потока в, изделии, определяют значение опорного 5 напряжения, а величину механических . напряжений в иэделии определяют из соотношения

- коэффициент пропорциональности, U> — величина огибающего сигна ла, 65 величина несушек<- -.-игна-ча () — величина опорногu напряо жения.

Кроме того, величину опорного напряжения определяют по результатам измерения огибающего и несущего сигналов при двух значениях зазора между измерительным преобразователем и изделием из соотношения ! ц где UI,, О„" и О,, 0" соответственно

1 р величины огиба- -. ющего и несущего сигналов при двух значениях зазора. На фиг.1 представлены временные диаграммы амплитудно-модулированного выходного сигнала Сьев измерительного преобразователя, постоянного напряжения Uэ, пропорционального не,сущей амплитудно-модулированного (АИ) выходного сигнала, и переменного (низкочастотного) напряжения Он, пррпорционального огибающей Ы1 выходного сигнала для трех значений вели= чины механических напряжений 0:0

=О,G=F< и F=Oq ((;д )(-„); на фиг.2временные диаграммы выходного сигнала UP6 y „ o To HHo o H eHH U пропорционального несущей AM выходного сигнала, переменного (низкочастотного) напряжения Он, пропорционального огибающей AN выходного сигнала, и величины " "о . при нен и иэменной величине механических напряжений.для двух значений зазора Ь д- д„и д = д„(д„д„>.

Способ осуществляют следующим образом.

Накладной преобразователь устанавливают над поверхностью контролируемого изделия. В намагничивающую обмотку преобразователя подают переменный ток и периодически изменяют направление перемагничивания. Из выходного сигнала преобразователя. выделяют и измеряют низкочастотный и высокочастотный сигналы. Измерение низкочастотного и высокочастотного сигналов предварительно проводят при: двух значениях зазора между преобразователем и иэделием и определяют величину опорного напряжения по формуле (2) . Величину механических напряжений для произвольной величины зазора определяют из формулы (1) .

Так, например, производились измерения механических напряжений в образце иэ стали при трех значениях задора 6: 0; 0,2 и 0,4 мм.

Результаты измерений представлены в табл.1 и 2. B табл.1 представлены результаты измерения переменного на-. пряжения О, пропорциональнога низ1046669

Та блица 2

Таблица1

6, ггПа мВ

Зазор Зазор Зазор 0,4 мм 10

0 мм 0,2 мм

G,ÌÏà

Зазор Зазор

0,2 мм 0,4 мм

Зазор

0 мм

12,3

11,8

40 56 35

60 69 43

80 80 51

100 86 55.25

14,4

14,5

15,1

30

17,8

16,8

17,9

18,1

20 100

19,3

18,7

39 кочастотному сигналу Оц при различных величинах механических напряжений для трех значений зазора между преобразователем и образцом.

Из представленных результатов вйдно, что при изменении зазора от 0 до

0,4 мм величина переменного напряжения О,„ уменьшается более чем в два раза для всех величин механических напряжений, т .е. имеет место. значительная зависимость величины U от зазора между преобразователем и изделием.. Поэтому, в соответствии с предлагаемым способом, измеряют величины постоянного напряжения (J, пропорционального высокочастотному сиг.налу U>, при различных зазорах. Получают следуюшие значения для 0-: для зазора 0 мм 3,92 В, для 0,2 мм

3,5 В и для 0,4 мм — 3,2 В. В соответствии с. формулой (2) определяют величину опорного напряжения U по значениям 0 и 0- для двух значений зазора: 0 и 0,4 мм при величине ме- 40 ханических напряжений 60 МПа..Для величины опорного напряжения получают значение 4, 74 В. С учетом полученной величины опорного напряжения результаты измерений пересчитывают в соот- 45 ветствии с формулой (1), т..е. опре-. деляют величины соотношения вида

U ", пропорционального ооотношению вида Он О и . Иеличину соотношения г) (j++g,ð) определяют в зависимости от величины механических напряжений для трех значений зазора между преобразователем и образцом.

Полученные результаты пр дставлены в табл.2.

Коэффициент пропорциональности К определяется экспериментально и зависит как от материала иэделия, так и от параметров измерительной схемы. . Как следует из представленных. результатов величина соотношЕния Ц

0-ФUO пропорциональна величине механических напряжений. Дополнительное измерение постоянного напряжения

0 пропорционального величине высокочастотного сигнала, позволяет сушественно уменьшить влияние зазора на результаты измерения механических напряжений. Так, отклонение величины

0 +Оо ) †у от среднего значения при изменении зазора от 0 до 0,4 мм не превышает 5% при всех уровнях механических напряжений, что сравнимо с погрешностью измерения величин переменного О„ и постоянного напряжения 0 .

Таким образом, применение предла= гаемого способа позволяет уменьшить влияние зазора между преобразователем и контролируемым иэделием на результаты измерения механических напряжений. и тем самым более чем на порядок повысить их точность.

1046669

Составитель С.Шумилишская

Редактор П.Макаревич Техред A.Áàáèíåö Корректор О.Тигор

Заказ 7721/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССОР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4