Магнитошумовой преобразователь

 

Изобретение основано на эффекте Баркгаузена, относится к устройствам для измерения электрических и магнитных величин и может быть использовано в машиностроение для неразрушающего контроля изделий сложной формы из ферромагнитных материалов , в частности зубьев шестерен, угловых сварных швов и т, п. Цель изобретения - уменьшение габаритов преобразователя. Магнитошумовой преобразователь содержит стержневой магнитопровод с концентратором на конце, на который раздельно намотаны перемагничивающая и измерительная обмотки. Площади сечения магнитопровода и рабочего торца концентратора соотносятся как индукция насыщения и индукция поля старта скачков Баркгаузена в материале магнито про вода. При перемагничивании контролируемого изделия магнитный поток концентрируется в области изделия вблизи контакта и вызывает в ней магнитный шум, который регистрируется измерительной обмоткой. Параметры шума позволяют определять напряжения и дефекты в контролируемом изделии. 2 ил. (Л С

кл, (71) (72

А,B (56)

N 1 (54)

ТЕ (57) кга рен мо ни сло

07.02.93, Бюл, ¹ 5

Институт прикладной физики АН БССР

В,Л, Венгринович, Ю.Б. Денкевич и

Бондарчик

Авторское свидетельство СССР

087870, кл, G 01 N 27/83, 1984.

Патент США N. 4634976, 01 N 27/82, 1987, МАГHNTOLLIYMOBOA ПРЕОБРАЗОВАЬ

Изобретение основано на эффекте Барзена, относится к устройствам для измея электрических и магнитных величин и ет быть использовано в машиностроедля неразрушающего контроля изделий ной формы из ферромагнитных матеу р р р

Магнитошумовой преобразователь содержит стержневой магнитопровод с концентратором на конце, на который раздельно намотаны перемагничивающая и измерительная обмотки. Площади сечения магнитапровода и рабочего торца концентратора соотносятся как индукция насыщения и индукция поля старта скачков Баркгаузена в материале магнитопровода. При перемагничивании контролируемого изделия магнитный поток концентрируется в области изделия вблизи контакта и вызывает в ней магнитный шум, который регистрируется измерительной обмоткой. Параметры шума позволяют определять напряжения и дефекты в контролируемом изделии. 2 ил.

Изобретение относится к измерению эле трических и магнитных величин и может бы ь использовано для неразрушающего контроля структуры, химического состава и

I т. д, ферромагнитных материалов и изделий из Йих, особенно в тех случаях, когда необхо имо контролировать изделия сложной фо мы, например шестерни, изделия, соде жащие угловые сварные швы, галтели, внутренние поверхности и т. и.

Известен индукционный преобразовател для регистрации скачков Баркгаузена, со ержащий приставной электромагнит, изме ительную обмотку, расположенную на фе ромагнитном сердечнике, который выполнен в виде цилиндра переменного сече-! ния, измерительная обмотка расположена на участке с меньшим основанием, торцовая часть которого размещена в центре экрана, имеющего разрез в плоскости центрального сечения на оси его симметрии. Преобразователь такого типа не может быть использован для контроля труднодоступных участков изделий сложной формы (галтели, впадины, зубья шестерен и т. и.) в связи с большими габаритами, наличием межполюсного пространства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь для реализации метода эффекта

Баркгаузена для определения напряжений и дефектов в сталях, содержащий феррито1793354 вый магнитопровод с намагничивающей об- Преобразователь содержит перемагнимоткой и расположенный в межполюсном чивающуюобмотку1, которая подключена к пространстве внутри измерительной катуш- генератору 2 переменного тока; измерики подвижный ферритовый сердечник-кон- тельную обмотку 3 индукционного типа, сигцентратор, собственный магнитный шум 5 нал от которой поступает на блок обработки которого менее интенсивен магнитного шу- 4, стержневой магнитопровод5 переменнома, возникающего в контролируемом изде- го сечения. лии. Контроль криволинейных Преобразователь работает следующим поверхностей достигается за счет подвиж- образом. ности ферритового сердечника по отноше- "О Рабочий торец концентратора магнитонию к полюсам ферритового провода приводится в контакт с участком магнитопровода, контролируемого изделия 6. МагнитопроНедостатком данного преобразователя вод 5 перемагничивается обмоткой 1. При являются его большие габариты, обуслов- этомвучастке7контрплируемого изделия 6 ленные наличием межполюсного простран- 15 возникает неоднородное магнитное поле, ства, что ограничивает возможность Достаточное для возникновения скачков контроля труднодоступных участков изде- Баркгаузена, которые регистрируются инлий сложной формы (галтели, впадины,"" дуктивно связанной с изделием 6 измеризубья шестерен и т, и.). ..; тельной обмоткой 3 через концентратор Цель изобретения — уменьшение габа- 2() магнитопровода 5. Контролируемая область ритов преобразователя., определяется участком изделия 6, в котором

Поставленная цель достигается тем, что индукция поля перемагничивания выше инв предлагаемом устройстве матйитопровод дукции старта скачков Баркгаузена в данвыполненстержневым,один изконцовмаг- ном ферромагнетике, и ее линейные нитопровода имеет переменное сечение и 25 размеры связаны с площадью торцовой чаявляется концентратором, изМерительная сти концентратора магнитопровода 5, Дообмотка установлена на магнитопроводе- стигаемая при этом локализация области вблизи концентратора и разнесена относи- перемагничивания позволяет существенно тельно перемагничивающей обмотки, а пло- уменьшить габариты. щади сечений магнитопровода iIi рабочего 30 Помимо полезного сигнала в индика торца концентратора cooTHOGATGA соответ- . торной катушке 3 зозникают паразитные ственно как индукция насыщения и индук- - шумы, связанные со скачком Баркгаузена в ция поля старта скачков Баркгаузена в концентраторе магнитопровода 5, которые материале магнитопровода. Поскольку в складываются с полезным сигналом, свяконтакт с контролируемым изделием вво- 35 занным со скачками Баркгауэена в перемаг дится толькоодинизполюсовдвухполюсно- ничйваемой области 7 изделия 6. При го перемагничивающего узла, а не оба измерении спектральной плотности собстполюса, в случае использования П-образно- венный шум в сердечнике является системаго электромагнита, то имеется возможность тической погрешностью, которую существенно уменьшить габариты участка 40 необходимо уменьшить. преобразователя, контактирующего с конт- Уменьшение интенсивности собственролируемой зоной изделия. Для существен- ных магнитньТх шумов достигается ограни""= ного уменьшения интенсивности чением области магнитопровода, в которой собственньхмагнитныхшумов,регистриру- " могут возникать скачки Баркгаузена, Для емйх измерительной обмоткой, выбрана та- "5 этого сечение магнитопровода сделано пекая форМа стержневого магнитопровода, ременным. Из условия непрерывности векпри которой площади сечений магнитопро- тора магнитной индукции следует, что водаи рабочеготорца концентратора соот- предельную индукцию магнитного поля в носятся как соответственно йндукция контролируемой области можно достичь в насыщения и индукция поля старта скачков 50 том случае, если индукция магнитного поля

Баркгауэена в материале магнитопровода. в области контакта концентратора магнитоЙа фиг. 1 приведено схематическое изо- провода и изделия равна индукции насыщебражение магнитошумового преобразова- ния материала магнитопровода. При этом та теля; на фиг, 2 — график зависимости часть магнитопровода, которая не привоотйосительной спектральной плотности 55 дится в контакт с иэделием, на амплитуду магнитного шума от величины поверхност- поля в контролируемой области практиченого напряжения в стали 30ХГСНА, пол- ски не влияет, что позволяет выбрать ее ученной с помощью предлагаемого такого сечения, чтобы индукция магнитного преобразователя (кривая 1) и преобразова- поля в ней была ниже индукции поля старта теля, аналогичного прототипу (кривая 2), скачков Баркгаузена, Таким образом, форма

1793354! !

Редактор

Составитель А.Бондарчик

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Зак э 501 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магнитопровода выбирается такой, чтобы отн шение площадей сечения магнитопровода и рабочего торца концентратора было равным или большим, чем отношение индукции насыщения и индукции поля старта скачков Баркгаузена в материале магнитопр3вода.

В качестве примера на фиг. 2 показаны зав симости относительной спектральной пл ности магнитного шума F от величины по ерхностного напряжения ов образце из ста и ЗОХГСНА, которые получены при помо и предлагаемого преобразователя (криФормула изобретения !

Магнитошумовой преобразователь, содержащий магнитопровод, концентратор, раэ ещенную на магнитопроводе перемагнич вающую и измерительную обмотки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьше ия габаритов, магнитопровод выполнен сте жневым, один из концов магнитопровода меет переменное сечение и является вая 1) и преобразователя, аналогичного прототипу (кривая 2). При этом магнитоупругая чувствительность преобразователей определяется наклоном касательной в каждой

5 точке соответствующей кривой. Из графиков на фиг. 4 видно, что чувствительности обоих преобразователей сопоставимы. В то же время габариты предлагаемого преобразователя меньше, т. к. его контактная повер10 хность является однополюсной, что делает возможным контроль труднодоступных участков изделий сложной формы (галтели, лунки и т. д.). концентратором, измерительная обмотка установлена на магнитопроводе вблизи концентратора и разнесена отйосительно перемагничивающей обмотки, а площадка сечения магнитопровода и рабочего торца концентратора соотносятся соответственно как индукция насыщения и индукция поля старта скачков Баркгаузена в материале магнитопровода.