Устройство для неразрушающего контроля качества ферромагнитных материалов

 

Устройство предназначено для контроля ферромагнитных материалов ;магнитошумовым методом. Целью изобре тения является побьппение точности контроля качества ферромагнитных материалов и сплавов за счет устранения мешающего влияния поверхностных слоев. С помощью генератора 1 тока низкой частоты F и усилителя 3 мощности возбуждают шумы Баркгаузена в контролируемом материале 6, ЭДС которых регистрируется измерительной катушкой 7. Дополнительно обмоткой 11 регистрируют ЭДС гармоник поля перемагничивания, выделяют фил ьтром 13 (2k+l)F гармонику, которой дополнительно через сумматор 2 перемагничивают материал 6. Сигналы пиковых детекторов 15 и 17 сравниваются в блоке 16, что обеспечивает достижение уровнем сигнала (2К+1)Т гармоники уровня основной. 3 ил. i (Л S 4 со о оо ND 12 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 G 01 N 27 83

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3996995/25-28 (22) 29.12,85 (46) 30.04.87, Бюл. У 16 (72) В. М, Васильев, Г. А. Ковалев,.

Ю. И. Сазонов и А. В. Галкин (53) 620.179.14(088.8) (56) Патент США У 3783370, кл, G 01 R 33/12, 1971, Авторское свидетельство СССР

Ф 538284, кл. G Оl N 27/90, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Устройство предназначено для контроля ферромагнитных материалов .магнитошумовым методом. Целью изобре тения является пойышение точности контроля качества ферромагнитных материалов и сплавов за счет устранения мешающего влияния поверхностных слоев, С помощью генератора 1 тока низкой частоты F и усилителя 3 мощности возбуждают шумы Баркгаузена в контролируемом материале 6, ЭДС которых регистрируется измерительной катушкой 7. Дополнительно обмоткой

ll регистрируют ЭДС гармоник поля перемагничивания, выделяют фильтром

13 (2k+1)Р гармонику, которой дополнительно через сумматор 2 перемагничивают материал 6. Сигналы пиковых детекторов 15 и 17 сравниваются в блоке 16, что обеспечивает достиже" ние уровнем сигнала (2k+1)F гармоники уровня основной. 3 ил.

21 2

1 13073

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества ферромагнитных матери" апов и сплавов на предприятиях машиностроительной и авиационной промышленности.

Цель изобретения — повышение точности контроля качества ферромагнит- ° ных материалов путем отстройки от 10 влияния на результат контроля поверхностных слоев контролируемого материала.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на 15 фиг, 2 — зависимость спектральной плотности мощности g(w) от амплитуды перемагничивающего поля; на фиг. 3спектры шумов Баркгаузеиа g<, b(w), соответствующие различным частотам 20 перемагничивания, Устройство содержит генератор 1 тока низкой частоты F, последовательно соединенные сумматор 2, усилитель 3 мощности, питающий обмотку 4 перемагничивания магнитошумового преобразователя.5, установленного на

;контролируемом материале 6, последовательно соединенные измерительную катушку 7 преобразователя 5, селек- 30 тивный усилитель 8, квадратичный детектор 9 и индикатор 10, последовательно соединенные обмотку 11 регистрации гармоники поля перемагничивания,. размещенную на магнитопроводе 35

12 преобразователя, полосовой фильтр

13 и дифференциальный усилитель 14, подключенные к входу сумматора 2, последовательно соединенные пиковый детектор 15 и блок 16 сравнения, 40 включенные между выходом - r ен ер а тор а

1 и управляющим входом усилителя 14, второй пиковьй детектор 17, включенный между выходом усилителя 14 и вторым входом блока 16 сравнения.

Устройство работает следующим образом, Сигнал низкой частоты F лежащей в диапазоне от 30 Гц до 500 Гц, поступает с генератора 1 через сумма- g0 тор 2 и усилитель 3 мощности на обмотку 4 перемагничивания контролируемоro участка материала 6, заключенного между полюсами магнитопровода

12. В нем возникают скачки Баркгаузена, которые регистрируются измерительной катушкой 7 и поступают на вход селективного усилителя 8, С выхода селективного усилителя скачки поступают на квадратичный детектор

9 и регистрируются индикатором 10.

Наибольший вклад в спектр шумов Баркгаузена дают скачки, происходящие в самых верхних слоях контролируемого материала 6, что приводит к низкой точности контроля, так как верхние слои не отражают состояние контролируемого материала 6 ввиду различных неучтенных факторов при механо- и термообработке, Для уменьшения влия-. ния поверхностных слоев обмоткой 11 регистрируют ЭДС гармоник поля перемагничивания и выделяют полосовым фильтром 13 (2k+1) гармонику сигнала генератора 1 тока низкой частоты. С выхода полосового фильтра 13 сигнал усиливается усилителем 14 с регулируемым коэффициентом усиления и через сумматор 2 и усилитель 3 мощности поступает на обмотку 4 магнитошумового преобразователя 5. Таким образом, на контролируемый материал

6 дополнительно воздействуют синфазным полем высокой частоты, кратной частоте F генератора 1. Поле дополнительного воздействия быстрее затухает по глубине образца, чем поле, создаваемое генератором 1 низкой частоты, Вследствие того, что эффект Баркгаузена резко уменьшается при уменьшении амплитуды перемагничивающего поля Н и практически полностью исчезает при Hg и„ (см, кривую 18 фиг. 2), то динамика необратимых процессов в верхних слоях контролируемого материала 6 определяется частотой дополнительного воздействия, что приводит к формированию спектра

19 (фиг, 3), а динамика необратимых процессов в нижних (контролируемых) слоях материала 6 определяется полем низкой частоты F, что приводит к формированию спектра 20 (фиг. 3).

Установлено, что характерная частота йизкочастотного сигнала равна (50 — 100)F, поэтому на выход селективного усилителя 8, настроенного на частоту, лежащую в диапазоне

10F-200Р поступают шумы Баркгаузена gq(w) обусловленные необратимыми процессами, происходящими только в нижних контролируемых слоях материала 6, В указанном диапазоне спектральная плотность мощности gb(w)-, создаваемая скачками намагниченности, происходящими в дефектных поверхностных слоях, ничтожно мала., так как в

1 4 материалов, содержащее генератор тока, последовательно соединенные усилитель мощности, магнитошумовой преобразователь, выполненный в виде магнитопровода с обмоткой перемагничивания и измерительной катушки, селективный усилитель, квадратичный детектор и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет устранения мешающего влияния поверхностных слоев материала, оно снабжено последовательно соединенными обмоткой регистрации гармоник поля перемагничивания, расположенной на магнитопрово- . де, полосовым фильтром, вторым селективным усилителем и сумматором, подключенным к входу усилителя мощности, последовательно соединенными пиковым детектором и блоком сравнения, включенными между выходом генератора тока и управляющим входом второго селективного усилителя, вторым пиковым детектором, включенным между выходом второго селективного усилителя и вторым входом блока сравне-.. ния, а выход генератора тока подключен K второму входу суммато ра.

3 130732 соответствии с зависимостью 19 (фиг. 3) gb(w) достигает максимума на частотах порядка (50 - 100) (21c-1)Р, что при k=10 дает (1050-2100)P, При использовании для регистрации скачков Баркгауэена накладной изме, рительной катушки 7 шумы Баркгаузена превышают мощность дискретных составляющих сигнала циклического перемагничивания, начиная с пятой гармоники.tO

Чтобы исключить влияние на.индикатор

10 сигнала дополнительного воздействия, частоту настройки селективного усилителя 8 выбирают между гармониками сигнала дополнительного воздей- 15 ствия, Чтобы при переходе от одного образца к другому амплитуда сигнала дополнительного воздействия не изменялась, сигналы, поступающие на входы сумматора 2, детектируются пиковы-20 ми детекторами 15 и 17, сравниваются в блоке 16 сравнения, который изменяет коэффициент усиления 14 до тех пор, пока амплитудадополнительного воздействия не сравнивается с амплитудой сиг- 25 нала генератора I низкой частоты.

Формула изобретения

Устройство для неразрушающего контроля качества ферромагнитных

Фиг.2

1307321

Составитель В. Филинов

Редактор С, Лисина Техред Л. Сердюкова

Корректор С, Шекмар

Заказ 1624/42 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4