Способ неразрушающего контроля ферромагнитных материалов на основе эффекта баркгаузена

1 ,т, ../ р

,(ля, И -"- -- Н

ОП СА Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«» 726477

Союз Советских

Социалистически»

Республик

/ -.

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 210977 (21) 2525742/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано р5р48р, Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 070480 (51)М. Кл.2

G 01 N 27/86

Государственный комитет

СССР по делам изобретений.— —.и открытий (53) УДК 62 О. 179..14(088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Венгринович

Отдел физики нераэрушающего контроля AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШИОЩЕГО КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ HA ОСНОВЕ ЭФФЕКТА БАРКГАУЗЕНА

30!

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для неразрушакщего контроля ферромагнитных материалов. 5

Известен способ магнитной структуроскопии ферромагнитных иэделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают, преобразовывают скачки Баркгаузена в з.д.с. усиливают, фильтруют, измеряют интенсивность магнитного шума при различных значениях перемагничивающего поля и сравнивают измеренные значения с соответствующими значениями эталонной кривой (1)..Недостатками способа являются его низкая помехоустойчивость и то, что измеряемый уровень шума зависит от формы петли гистерезиса контролируемого материала, 0 формы и размеров образца.

Известен способ, заключающийся:- .-:- --:-в том, что значение контролируемого параметра определяют по форме нормированного спектра шумов относитель- 25 но одной из его составляющих (2).

Наиболее близким к изобретению

1 является способ неразрушающего контроля ферромагнитных материалов на основе скачков Баркгаузена, заключакщийся в том, что контролируемое иэделие перемагничивают полем низкой частоты и дополнительно . подмагничи- вают полем высокой частоты и регистрируют интенсивность магнитного шума (3).

Основным недостатком этого способа является то, что в регистрируемом выходном сигнале преобразователя кроме составляющей, несущей информацию о скачках Баркгаузена, имеется состав, ляющая выходного сигнала, зависящая от дифференциальной проницаемости контролируемого материала. Например, если перемагничивание иэделия производится при постоянной скорости изменения напряженности магнитного поля на основной частоте, то выходной сигнал пропорционален дифференциальной проницаемости материала.

Как показывают эксперименты, для железа-армко в области максимальной проницаемости составляющая амплитуды выходного сигнала на частоте 15 кГц, зависящая от магнитной проницаемости, примерно на порядок превышает интенсивность магнитного шума на этой час-! тоте. В результате этого отношение

726477 сигнал/помеха является неудовлетворительным. Регистрация интенсивности магнитного шума на удвоенной частоте подмагничивающего поля высокой частоты, обычно применяемая для подавления указанного сигнала помехи, в данном способе оказывается неэффективной, так как поле на основной (низкой) частоте перемагничивания в каждый момент времени меняет свое значейие. В результате контролируемый участок материала оказывается в магнитном поле, являющимся суммой поля на основной частоте перемагничивания и годмагничивающего поля. Известно, что в таком режиме намагничивания все четные гармоники (включая вторую) несут в себе информацию о магнитных свойствах контролируемого изделия, включая дифференциальную проницаемость формы и коэрцитивную силу.

Следовательно, в известном способе чувствительность в значительной степени ослабляется из-=-а наличия в выходном сигнале информации о диффе.— ренциальной проницаемости материала, что понижает точность контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем что устанавливают постоянной скорость изменения магнитной индукции, изменяют частоту подмагничивающего поля до получениянаибольшей величины магнитного шума и по полученной резонансной частоте судят о плотности дефектов структуры контролируемого материала. В режиме намагничивания, при котором скорость изменения сред ней магнитной индукции постоянна, низкочастотная составляющая выходного сигнала также постоянна и не зависит. от магнитных свойств материала. Высокочастотная составляющая выходного сигнала будет полностью определяться скачками Баркгаузена. Известно, что при намагничивании линейно изменяю"щймся йли Синусоидальнйм полем интенсивность магнитного шума для магнитомягких материалов практически не зависит от частоты регистрации вплоть до частот порядка 10 Гц. В отличие от э ого при намагничивании

-в- режиме, при котором скорость изменения индукции постояйна; интенсивность магнитного шума имеет острый максимум на резонансной частоте.

Величина резонансной частоты является характерной для данного материала и зависит от состояния его структуры. В частности, по резонансной частоте можно определить средний объем перемагничивания, который в свою очередь характеризует плотность дефектов структуры в контролируемом материале. Согласно предлагаемому способу средний объем перемагничива)0 !

SS

d0

65 ния <- ) эа время иеремагничивания д) можно определить по формуле ь+ьа

2.r J мца

=It

СОФД

erat где j

Иа чертеже приведена блок-схема устройства, реализукшего способ.

Устройство содержит контролируемое иэделие 1, преобразователь, состоящий из обмотки 2 возбуждения, измерительной обмотки 3, соединенной с входами низкочастотного фильтра 4 и высокочастотного фильтра 5. Фильтр

5, усилитель б, анализатор 7 гармоник, преобразователь 8 сигнала и самописец 9 образуют канал регистрации.

Фильтр 4, дифференциальный усилитель

10, задатчик .) режима регулирования и усилитель 12 образуют регулирующую цепь. Выход усилителя 12 соединен с блоком 13 суммирования, другой вход которого соединен с генератором 14 высокой частоты, а выход — с обмоткой 2 возбуждения.

Контролируемое изделие 1 помещают в проходной преобразователь, который имеет обмотку 2 возбуждения и измерительную обмотку 3. По обмотке возбуждения пропускают токи низкой и высокой частоты от суммирующего блока 13. Постоянство скорости изменения магнитной индукции в контролируемом иэделии обеспечивается тем, что низкочастотйую составляющую сигнала

Ч(», пропорциональную -,, с иэмерис\в тельной обмотки 3 через фильтр 4, усили=ель 10 и задатчик 11 подают на вход усилителя 12. Этот сигнал управляет работой усилителя 12, который обеспечивает .изменение тока в обмотке перемагничивания, обеспечивая при д.б этом условие

+t — const в контропируемом иэделии.

Пульсирующий сигнал V(t) с выхода обмотки 3 подают через фильтр 5, усилитель б, анализатор гармоник 7 и преобразователь 8 на вход однокоординатного самописца 9 или другой регистрирующий прибор. Изменяя частоту настройки анализатора гармоник 7 и синхронно с ней — частоту генератора

14, определяют резонансную частоту, на которой интенсивность шума Баркгаузена максимальна для данного контролируемого изделия 1. По резонансной частоте со, и по величине высокочастотного сигнала ч(м) судят о плотности дефектов структуры контролируемого изделия.

ОсновнЫм преимуществом способа является его высокая чувствительность к скачкам перемагничивания и связанная с ней более высокая помехоус 726477

Формула изобретения

Составитель А. Матвеев

Редактор Ж. Рожкова Техред О.Легеза Корректор Н. Стец

Эаказ 648/35 Тираж 1019 Подписное

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 тойчнвость. Предварительные испытания показали наличие корреляции между частотой, соответствующей пику интенсивности шума, и структурой материала, в частности степенью холодной пластической деформации. 5

Способ нера эрушающего контроля ферромагнитных материалов на основе эффекта Баркгаузена,. заключакщийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкой частоты и дополнительно подмагничивают полем высокой частоты и регистрируют интенсивность магнитного шума, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, устанавливают постоянной скорость измерения магнитной индукции, изменяют частоту подмагничивающего поля до получения наибольшей величины магнитного шума и по полученной резонансной частоте судят о плотности дефектов структуры контролируемого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР 9 71635, кл. 42 К 46/03, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 461346, . G 01 N 27/86„ 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 538284, кл. G О) R 33/12, 1975 (прототип) .