DD151814A1

DD151814A1 - MEASURING DEVICE FOR THE INVESTIGATION OF THE BARKHAUSEN NOISE

Info

Publication number: DD151814A1
Application number: DD22222980A
Authority: DD
Inventors: Guenter Schott; Holker Schott
Original assignee: Guenter Schott; Holker Schott
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1981-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgeraet zur Messung der Barkhausen-Rauschspannung ferromagnetischer Werkstoffe. Die Erfindung hat das Ziel, die Anwendbarkeit und Genauigkeit der Barkhausen-Rauschspannungsmessung zu verbessern. Durch d. Erfindung wird die Schaffung eines hochgenauen, universellen Kleingeraetes fuer die Barkhausen-Rauschmessung im Mikrobereich ermoeglicht. Das Barkhausen-Rauschen wird mit einem Messkopf, in dem sich eine Magnetisierungsspule und zwei Meszspulen befinden, aufgenommen. Eine Meszspule ist einer definierten Werkstoffvergleichsprobe, die andere Meszspule dem Pruefobjekt zugeordnet. Die Ausfuehrung der Meszspulen erlaubt nahezu punktfoermige Messungen. Es koennen Absolut- und Differenzmessungen vorgenommen werden. Die Anpassung des Messkopfes am Pruefobjekt ist kontrollierbar. Der Messkopf ist an ein Grundgeraet fuer die Stromversorgung, Messwertverstaerkung und Auswertung angeschlossen. Die Messungen gestatten mit hoher reproduzierbarer Genauigkeit die indirekte Erfassung von Werkstoff- und Bauteileigenschaften sowie deren Veraenderungen infolge mechanischer und thermischer Beanspruchung. Das Messverfahren kann eingesetzt werden fuer Forschungszwecke in der Werkstofftechnik, Werkstoffpruefung, Bruchmechanik, Werkstoffermuedung und Betriebsfestigkeit sowie fuer die Belange der Praxis bei der Qualitaetskontrolle und Bauteilueberpruefung.The invention relates to a measuring device for measuring the Barkhausen noise voltage of ferromagnetic materials. The invention aims to improve the applicability and accuracy of the Barkhausen noise voltage measurement. By d. The invention enables the creation of a highly accurate, universal small device for the Barkhausen noise measurement in the micro range. The Barkhausen noise is recorded with a measuring head in which a magnetizing coil and two measuring coils are located. One measuring coil is assigned to a defined material comparison sample, the other measuring coil is assigned to the test object. The execution of the measuring coils allows almost punctual measurements. Absolute and differential measurements can be made. The adaptation of the measuring head to the test object can be controlled. The measuring head is connected to a basic device for the power supply, measuring value amplification and evaluation. With high reproducible accuracy, the measurements permit the indirect detection of material and component properties as well as their changes due to mechanical and thermal stress. The measuring method can be used for research purposes in material technology, material testing, fracture mechanics, material fatigue and fatigue strength as well as for the needs of the practice in quality control and component inspection.

Description

Meßoerät zur Untersuchuno des Sarkhausen-RauscheneMeasuring instrument for the investigation of the Sarkhausen noise

Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft ein Mobgerat zur Messung des Barkhausen-Rauschens an ferromagnetischen Werkstoffen mit einem aus Magnetisierunss- und Meßspulen bestehenden Meßkopf, mit einer regelbaren Stromversorgung, Meßwertverstärker und Auswerteeinheit für indirektes Messen von Werkstoff kenngrößen und Eigenspannungen vorzugsweise unter bzw. nach mechanischer oder thermischer Beanspruchung,The invention relates to a Mobgerat for measuring the Barkhausen noise on ferromagnetic materials with an existing Magnetisierunss- and measuring coils measuring head, with a controllable power supply, amplifier and evaluation for indirect measurement of material characteristics and residual stresses preferably under or after mechanical or thermal stress,

Character of the known technical Löcunncn:

Zur Messung des Barkhausen-^auschens sind verschiedene, im allgemeinen aus einer Kombination von Magnetisierungs- und Meßspulen bestehende, über eine meist regelbare Stromversorgung, Verstärker, Filter sowie Auswertoeinheit verfügende Geräteanordnungen bekannt. Deren höchstes Auflösevermögen liegt im mm~Gereich. Derartige Meßverfahren bzw. Anordnungen sind in den IVP 71635, WP 73157_f IVP 112001, WP 1216G0 und DE-AS 2141751 beschrieben. Die daher bekannten Differenzmessunger. zwischen mehreren Meßstellen am gleichen Werkstück überlagern und erfassen mehrere variable Größen ungenau und nicht reproduzierbar. Absolutmessungen sind mit den bekannten Anordnungen ebenfalls nur ungenau möglich. Wegen der Oougröße und Ausführung der Magnetisicrungs- und Meßspulen bleibt die Anwendung auf ebene große Flächen beschränkt. Fur Eigenspannungsmessungen an Werkstücken cjeeigncte rontgenoorafische Verfahren hoben den Nachteil eines hohen ZeitaufwandesFor measuring the Barkhausen- ^ auschen various, generally consisting of a combination of magnetization and measuring coils, on a usually controllable power supply, amplifier, filter and Auswerto unit having device arrangements known. Their highest resolving power is in the mm ~ range. Such measuring methods or arrangements are described in IVP 71635, WP 73157 _f IVP 112001, WP 1216G0 and DE-AS 2141751. The therefore known Differenzmesser. overlap between several measuring points on the same workpiece and capture several variables variable inaccurate and not reproducible. Absolute measurements are also possible only inaccurately with the known arrangements. Because of the size and design of the magnetization and measuring coils, the application remains limited to even large areas. For residual stress measurements on workpieces cjeeigncte roentgenoorafische procedures lifted the disadvantage of a high expenditure of time

tür die Messung und deren Auswertung und somit eine geringere Effektivität.door the measurement and its evaluation and thus a lower effectiveness.

Object of the invention:

Die Erfindung hat das Ziel, die praktische Anwendbarkeit und die Genauigkeit der Messung des Barkhausen-Rauschens zu verbessern«The invention aims to improve the practicality and accuracy of the Barkhausen noise measurement. "

Essence of the invention;

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein hochgenaues, universelles Kleingeröt für die Messung des Barkhausen-Hauschens zu schaffen.The invention has the task of creating a high-precision, universal Kleigeröt for the measurement of Barkhausen Hauschen.

Die Aufgabe wird für ein Meßgerät zur Untersuchung des Barkhausen-Rauschens an ferromagnetischen Werkstoffen mit einer aus Magnetisierungs- und Meßspulen mit Korn bestehenden Meßanordnung, versehen mit einer regelbaren Stromversorgung, Meßverstärker, Filter und Auswertoeinheit dadurch gelöst,The object is achieved for a measuring device for the investigation of the Barkhausen noise on ferromagnetic materials with a consisting of magnetization and measuring coils with grain measuring device, provided with a controllable power supply, measuring amplifier, filter and Auswertoeinheit thereby

daß ein einziger als Trüger für olle Spulen vorgesehener Kern dor Rahmen eines Meßkopfes ist,that is a single dor as Trüger for olle coils provided core frame of a measuring head,

daß am Kern zwei Meßspulen magnetisch pralle! zueinander angeordnet sind,that two measuring coils magnetically collide at the core! are arranged to each other,

daß die erste Meßspule einer definierten Werkst offvergleichsprobe, die zweite Meßspule der Oberfläche des Prüfobjektec zugeordnet ist,the first measuring coil is assigned to a defined workpiece comparison sample, the second measuring coil is assigned to the surface of the test object c,

daß am Kern mindestens eine Spule zur Messung des Magnetflusses vorgesehen ist und daß die Meßspulen mit Ringkern und Spalt versehen sind-at least one coil for measuring the magnetic flux is provided on the core and that the measuring coils are provided with toroidal core and gap.

Eine günstige Ausführungsform für die Erfindung ergibt sich dadurch,A favorable embodiment of the invention results from

daß der Kern aus H-förmigen Trafoblechen besteht, an dessen Mittelteil die Wicklungen der Magnetisierungsspule, an dessen oberen ersten vertikalen Teil die erste für die Messung der V.'erkstoffvorgleichsprobe vorgesehene Meßspule, zwischenin that the core consists of H-shaped transformer plates, at the middle part of which the windings of the magnetizing coil, at the upper first vertical part of which the first measuring coil provided for the measurement of the V.super-proof sample intervene

dessen oberen ersten und zweiten vertikalen Teil die definierte VVerkstof fvergleichsprobe, an dessen unteren zweiten vertikalen Teil die zweite Meßspule und an dessen unteren ersten vertikalen Teil die Spule zur Kessung des Magnetflusses angeordnet ist.whose upper first and second vertical part of the defined VVerkstof fvergleichsprobe, at the lower second vertical part of the second measuring coil and at its lower first vertical part of the coil for the measurement of the magnetic flux is arranged.

Mit dem Gerät werden Differenzmessungen vorgenommen, indem nach Einsetzen.der VVerkstoffvergleichsprobe in den Meßkopf dieser mit den unteren Teilen des Kerns auf die Oberfläche des Prüfobjektes positioniert wird. Das ist für die zweite Meßspule die Meßposition.The instrument is used to take differential measurements by positioning the lower part of the core on the surface of the test object after inserting the V material comparison sample into the measuring head. This is the measuring position for the second measuring coil.

Die erste und die zweite Meßspule sind durch eine elektronische Diiferenzschaltung verknüpft und geben die Unterschiede zwischen Vergleichsprobe und Prüfobjekt wieder. Für Absolutmessungen wird die erste Meßspule kurzgeschlossen. Die am Meßkopf angeordnete Meßstelle zur Ermittlung des am Prüfobjekt vorhandenen Magnetflusses ermöglicht dessen reproduzierbare Einstellung und sichert somit generell reproduzierbare Messungen. Die erfaßten punktför-The first and the second measuring coil are linked by an electronic limiting circuit and reproduce the differences between the comparison sample and the test object. For absolute measurements, the first measuring coil is short-circuited. The measuring point arranged on the measuring head for determining the magnetic flux present on the test object makes it possible to set it in a reproducible manner and thus ensures generally reproducible measurements. The registered point subsidies

— 4 2 migen Meßflächen liegen mit einer Größe kleiner 3 . 10 mm im Mikrobereich. Die Genauigkeit der Messung ist wegen der Erfassung kleinster V.erks tof f volumenbereiche extrem hoch und übertrifft z. 3. bei Eigenspannungsmessungen die Qualität der durch röntgenografische Meßgeräte gewonnenen Meßcrgobnissc. Der Meßkopt ist wegen seiner kompakten Oouform für Messungen an kloinen und verhältnismäßig kompliziert geformten Meßobjekten geeignet.- 4 2 migen measuring surfaces are smaller than 3. 10 mm in the micro range. The accuracy of the measurement is extremely high because of the detection of very small component areas and exceeds, for example. 3. For residual stress measurements, the quality of the Meßcrgobnissc obtained by X-ray measuring instruments. The Meßkopt is suitable because of its compact Oouform for measurements on kloinen and relatively complicated shaped DUTs.

Mit der Erfindung gelang es, aus einem Loboraufbau ein universelles, hochgenaues Gerät mit bisher noch nicht begrenzter Einsatzbreite zu schaffen.With the invention succeeded from a Loboraufbau a universal, high-precision device with not yet limited application width to create.

Ausführunqsbeispio1:

Uio Erfindung ibt nachfoigenc _an einem AustührungsBeispiel anhand einer Zeicnnuny erläutert. Der пеокорт ι besteht аиь einen, H-förmigen Trafouiechpaket l'mit ein^r i^viagnetisierungsypule Z, liie voti ein«m nicht mit dat ges itllten Generator mit wechselstromUio invention ibt nachfoigenc _a n a AustührungsBeispiel using a Zeicnnuny explained. The пеокорт ι is аиь an H-shaped with a Trafouiechpaket l'^ ri ^v iagnetisierungsypule Z, not liie voti a "m with dat ges itllten generator AC

variabler Stromstärke und Frequenz gespeist wird« Parallel über Spule 2 ist mit Hilfe einer Einspannvorrichtung 3 eine Werkst offvergleichsprobe 4 mit bekannten Eigenschaften angeordnet. Mittels eines Blattfederpaares 5 wird eine Meßspule 5' an die Probe 4 angedrückt. Mit den unteren senkrechten Teilen des Trafoblechpakets 1' steht der Meßkopf 1 auf der Oberfläche T des Prüfobjektes 7. Eine zweite Meßspule 8 ist damit in Meßstellung gebracht; ein Blattfederpaar 8'drückt diese Spule 8 auf das Prüfobjekt 7. Der magnetische Anpassungsgrad von Meßkopf 1 zu Prüfobjekt 7 ist über eine Spule 9 kontrollierbar und somit korrigierbar. Die Reproduzierbarkeit der Messungen ist damit gesichert.variable current and frequency is fed «Parallel over coil 2, a Werkst offvergleichsprobe 4 is arranged with known properties with the aid of a clamping device 3. By means of a leaf spring pair 5, a measuring coil 5 'is pressed against the sample 4. With the lower vertical parts of the Trafoblechpakets 1 'is the measuring head 1 on the surface T of the test object 7. A second measuring coil 8 is thus placed in the measuring position; a pair of leaf springs 8 'presses this coil 8 onto the test object 7. The degree of magnetic matching of measuring head 1 to test object 7 can be controlled via a coil 9 and thus corrected. The reproducibility of the measurements is thus ensured.

Claims

invention claims

1. Measuring device for examining the Barkhausen noise ferromagnetic indicators with a consisting of magnetizing coil and measuring coil with core measuring device verschen with a controllable power supply, measuring amplifier, filter and evaluation unit, characterized

that a single core provided as a support for all coils is the frame of a measuring head,

that two measuring coils are arranged magnetically parallel to one another at the core,

in that the first measuring coil is associated with a defined workpiece comparison sample, the second measuring coil is assigned to the surface of the test piece,

Atn core at least one coil is provided for measuring the magnetic flux and at
that the measuring coils are provided with toroidal core and gap.

2. Measuring device according to item 1, characterized

that the core consists of H-shaped transformer plates, at whose middle part the windings of the magnetizing coil, at its upper first vertical part the first measuring coil provided for the measurement of the material comparison sample, between the upper first and second vertical part of the defined material comparison sample, at its lower second vertical part of the second measuring coil and on the lower, first vertical part of the Soule for measuring the magnetic flux is arranged.