Устройство для контроля качества поверхностного упрочнения

 

Изобретение касается неразрушающего контроля физических свойств ферромагнитных изделий и может быть использовано для оценки качества по-- верхностнрго упрочнения Целью изоб- ;ретения является повьшение достоверности контроля за счет устранения неоднозначности показаний индикатора скачков Баркгаузена при больших остаточных деформациях и напряжениях. Устройство содержит нагружающий элемент 1, последовательно соединенные индукционный преобразователь 3 для регистрации скачков Баркгаузена, усилитель 4, детектор 5, запоминающий дифференциатор 9, функциональньм пре-. образователь 8 и двухканальный аналоговый коммутатор 6, к выходу которого подключен индикатор 7. Функциональный преобразователь 8 выполнен в виде дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к источнику постоянного опорного напряжения, а инвертирующий вход является входом функционального преобразователя о При воздействии на изделие механической силы элемента 1 коммутатор 6 подключает к индикатору 7 или детектор 5, или преобразователь 8, алгоритм работы которого позволяет компенсировать неоднозначный хар актер зависимости ЭДС скачков Баркгаузена от внутренних напряжений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU» 142990 д} 4 G 01 N 27/83

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:1:,, Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4235764/25-28 (22) 27. 04. 87 (46) 07. 10.88. Бюл. N - 37 (71) Устиновский механический институт и Муромский филиал Владимирского политехнического института (72) А.А.Штин и А.И.Соколик (53) 620. 179. 14 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник под ред. В.В.Клюева.. — М;: Машиностроение, 1986, кн.2, с.70.

Ломаев Г.В., Штин А.А., Малышев В.С. Портативный структуроскоп . СКИФ-1, основанный на эффекте Баркгаузена. — Дефектоскопия, 1986, Ф 3, с.90-92. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ (57) Изобретение касается неразрушающего контроля физических свойств ферромагнитных изделий и может быть использовано для оценки качества по-верхностного упрочнения. Целью изоб;ретения является повышение достоверности контроля за счет устранения

Ьааусн неоднозначности показаний индикатора скачков Баркгаузена при больших остаточных деформациях и напряжениях.

Устройство содержит нагружающий элемент 1, последовательно соединенные индукционный преобразователь 3 для регистрации скачков Баркгаузена, усилитель 4, детектор 5, запоминающий дифференциатор 9, функциональный преобразователь 8 и двухканальный аналоговый коммутатор 6, к выходу которого подключен индикатор 7. Функциональный преобразователь 8 выполнен в виде дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к источнику постоянного опор- 3 ного напряжения, а инвертирующий вход является входом функционального преобразователя. При воздействии на изделие механической силы элемента

1 коммутатор 6 подключает к индика- Д тору 7 или детектор 5, или преобразователь 8, алгоритм работы которого позволяет компенсировать неоднозначный характер зависимости ЭДС скачков Баркгаузена от внутренних напряжений.

1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ю

1429006

Изобретение относится к контрольн "измерительной технике и может б ть использовано для неразрушающего к нтроля напряжений в поверхностных сдоях при их упрочнении деформированй ем.

Целью изобретения является повыше. ние достоверности контроля за счет устранения неоднозначности показаний индикатора устройства при больш х остаточных напряжениях.

На фиг.1 показана блок-схема уст1 „ р1>йства; на фиг.2 — зависимость напр >кения U, скачков Баркгаузена от напряжений G.

Устройство содержит нагружающий элемент 1, оказывающий механическое врздействие на контролируемое издел е 2, последовательно соединенные индукционный преобразователь 3 для регистрации скачков Баркгаузена, силитель 4, детектор 5, аналоговый коммутатор 6, индикатор 7, функциональный преобразователь В, включенный между выходом детектора 5 и вторым входом коммутатора 6, и запоминающий дифференциатор 9, включенный между выходом детектора 5 и управляющим входом коммутатора 6. Вход нагружающего элемента 1 и второй вход дифференциатора объединены и являются входом запуска работы устройства.

Функциональный преобразователь 8 может быть выполнен в виде дифференциального усилителя, неинвертирую щий вход которого подключен к источнику постоянного опорного напряжения (фиг.1, 11,)„ а инвертирующий вход является входом функционального преобразователя.

На фиг.1 обозначены также усилие

P создаваемое элементом 1, перемагничивающее поле H(t) и некоторые распределения полей рассеяния СБВ(х,у, z, t).

Принцип работы устройства поясняется фиг.2, где показана исходная зависимость выходного сигнала детектора U от уровня остаточных напряА жений 6 (кривая АВС), непбсредственно отражающих степень поверхностного упрочнения, а также аналогичная зависимость показаний индикатора в предлагаемом устройстве U„/5) (кривая ABD).

Скачки Баркгаузена в контролируемом изделии 2 возбуждаются переменным магнитным полем H(t) которое

50 создается перемагничивающей обмоткой (не показана) преобразователя 3. В зоне измерительной обмотки преобразователя 3 возникают поля рассеяния, описываемые некоторой функцией пространственных координат и времени

В(х,у,z,t). С выхода преобразователя

3 снимается ЭДС, которая усиливается усилителем 4 и детектируется детектором 5. Существенно, что при больших пластических деформациях зависимость выходного сигнала детектора

5 11 /g ) неоднозначна(фиг.2, кривая

АВС), Это резко снижает достоверность контроля, так как одному и тому же показанию индикатора 7 могут соответствовать различные уровни остаточных напряжений. Неоднозначность показаний индикатора устраняется следующим образом. Контролируемое изделие

2 с помощью элемента 1 нагружается усилием P. Вследствие этого к остаточным напряжениям добавляется приложенная составляющая напряжений.

При этом в зависимости от способа нагружения и конкретного расположения контролируемого участка на поверхности изделия приложенное напряжение может либо суммироваться, либо вычитаться из остаточного. Нетрудно заметить, что выходной сигнал детектора U (фиг.2) будет либо возрастать, либо уменьшаться. Это зависит от величины остаточных напряжений. Если при (> 6, сигнал U возрастает, то при 0 >5 он будет уменьшаться, и наоборот. 11редположим, что при нагружении контролируемого изделия приложенное напряжение d6 суммируется с остаточными напряжениями и сигнал U на интервале О,...G будет уменьшаться, а при G > 5 он будет возрастать. Очевидно по знаку приращения сигнала U можно опредеД лить, какому из двух возможных значений (> соответствует данное значение сигнала U . Наиболее просто можно установить знак приращения UA путем дифференцирования его по времени ,в момент приложения усилия P к конr, тролируемому изделию. Эту функцию в устройстве выполняет запоминающий дифференциатор 9. Кроме дифференцирования запоминающий дифференциатор

9 запоминает также знак приращения входного сигнала, а точнее полярм кость продифференцированного сигнала. Знак приращения сигнала U

1429006 индицируется в виде логических уровней "0" или "1". Указанный принцип определения знака приращения влечет за собой необходимость жесткой синх5 ронизации работы нагружающего элемента 1 и дифференциатора 9. Это достигается соединением входов силозадающего элемента 1 и дифференциатора 9, образующих вход запуска работы устройства. После определения знака приращения сигнала U> при нагружении контролируемого изделия 2 остается произвести следующую операцию. При

«э « 6 достаточно просто подключить индикатор 7 к детектору 5. При G ) б необходимо преобразовать сигнал U|, определенным образом, а именно из условия однозначности зависимости показаний индикатора от остаточных напряжений б . С целью упрощения аппроксимируем зависимость П (6) дву. мя отрезками прямых (фиг.2, ломаная линия АВС). Идеальная зависимость показаний индикатора U„(G) показана 25 пунктиром (фиг,2, линия АВП), Таким образом, при G 6 необходимо включать между детектором 5 и индикатором 7 функциональный преобразователь 8, который осуществлял бы преобразование характеристики ВС и характеристику BD.

Алгоритм функционирования преобразователя сигнала U можно пояснить следующим образом. Запишем в общем виде уравнения прямых ВС и AD

=-К6+Ь

AD У

Пь = К 6 + Ь, где К, К, b,, Ь вЂ” некоторые постоянные.

После простых преобразований получим

К< К bi+ К,Ь

U =- — — -U

< В K ьс и

К или, в более общем виде, запишем алгорИтм преобразования 50

П <в KoUec+ Ь<.< °

Видно, что сущность функционального преобразования сигнала U> при

5 ) G сводится к инвертированию с

55 некоторым коэффициентом К и суммио рованию с постоянным напряжением, численно равным параметру b . Наи-. более просто это решается путем использования в качестве функционального преобразователя дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен-к источнику постоянного опорного напряжения, а инвертирующий вход является входом функционального преобразователя (фиг.1).

Необходимость введения двухканального аналогового коммутатора 6 очевидна, поскольку устройство должно работать в двух режимах. На управляющий вход коммутатора 6 поступает выходной сигнал с запоминающего дифференциатора 9. Структура коммутатора 6 такова, что, когда один канал

его открыт, другой закрыт.

Предположим, что случаю, когда

5 « б, соответствует уровень "0" на выходе дифференциатора 9. При. этом открывается второй канал коммутатора 6, а первый канал закрывается.

Выходное напряжение детектора 5 без изменения поступает на индикатор 7 и непосредственно отражает величину остаточных напряжений. Пусть при

l ! контроле очередного изделия на выходе дифференциатора 9 появился уровень "1", что соответствует б > Ы„ .

В этом случае открывается первый канал коммутатора 6 а второй канал закрывается. Поскольку первый сиг-.. нальный вход коммутатора 6 соединен с выходом функционального преобразователя 8, а вход последнего — с выходом детектора 5, то выходной .сигнал детектора будет подвергаться коррекции в соответствии с алгоритмом определения Ь,, Следовательно, неоднозначность показаний индикатора будет устранена, а достоверность контроля повысится.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля качества поверхностного упрочнения, содержащее последова ельно соединенные индукционный преобразователь для ре-. гистрации скачков Баркгаузена, усилитель,. детектор и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено аналоговым коммутатором, включенным между выходами детектора и входами индикатора, функциональным преобразователем, включенным между

1429006

Составитель В.Филинов

Редактор С.Пекарь

Техред А.Кравчук Корректор 3I.Ïàòàé т

Заказ 51 f7/40

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Иосква, )К-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходом детектора и вторым входом аналогового коммутатора, запоминающим дифференциатором, включенным между выходом детектора и управляющим

Входом коммутатора, и нагружающим злемантом, вход которого объединен вторым входом запоминающего дифференциатора и является входом запуска работы устройства.

2. Устройство по п..1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь выполнен в виде дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к источнику постоянного опорного напряжения, а инвертирующий вход является входом функционального преобразователя.