DE2408309C3

DE2408309C3 - Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle von Pulverdraht

Info

Publication number: DE2408309C3
Application number: DE19742408309
Authority: DE
Inventors: Ivan Vasilievitsch Kartovsky; Genrich Nikolaevitsch Makarov; Vladimir Vasilievitsch Panasjuk; Anatoly Yakovlevitsch Teterko
Original assignee: FISIKO-MECHANITSCHESKY INSTITUT AKADEMII NAUK UKRAINSKOI SSR LWOW (SOWJETUNION)
Current assignee: FISIKO-MECHANITSCHESKY INSTITUT AKADEMII NAUK UKRAINSKOI SSR LWOW (SOWJETUNION)
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1979-06-13
Also published as: CA1016238A; DE2408309A1; SE397138B; FR2222653B1; DE2408309B2; FR2222653A1; IT1010691B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontrolle von Pulverdraht aus einem ferromagnetischen Mantel mit einer ferromagnetische Komponenten enthaltenden Füllung durch Beaufschlagung mit einem hochfreiquenten und einem konstanten Magnetfeld, bei dem die durch den Pulverdraht verursachte Änderung der magnetischen Induktion des Hochfrequenzfeldes zur Beurteilung der quantitativen Zusammensetzung der Füllung und/oder des Mantels dient, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Eine Technik dieser Art ist aus der US-Patentschrift 71 664 bekannt, allerdings nicht zur Kontrolle eines Prüflings mit zwei getrennt zu erfassenden Bestandteilen.

Bei der bekannten Ausbildung geht es um die Feststellung von Inhomogenitäten in Prüflingen, z. B. Rohren, wobei das einstellbare magnetische Gleichfeld dazu dient, die Messung in den Bereich optimaler Empfindlichkeit für die jeweils zu suchenden Defekte zu legen, weil bei einer bestimmten Gleichstrom-Vormagnetisierung die durch einen bestimmten Defekt hervorgerufene Änderung der Induktion in den Meßspulen ein Maximum annimmt

Zur Durchführung der Kontrolle sind bei der bekannten Ausbildung zu beiden Seiten einer das hochfrequente Magnetfeld erzeugenden Induktionsspule je eine Detektorspule angeordnet, die auf einen Differentialverstärker wirken, der ein Signal abgibt, wenn eine defekte Stelle des Prüflings durch die Kontrollzone läuft Die weitere Verarbeitung dieses Signals geschieht in zwei Deteklorkreisen, in deren einem die niederfrequenten Komponenten abgetrennt werden. Die Ausgänge der beiden Detektorkreise wirken auf einen Komparator, mit dem die Art des Defekts, z. B. seine Orientierung, festgestellt wird.

Aus der US-Patentschrift 35 34 254 ist ein ^vsrfahren bekannt, mit dem über den magnetoelastischen Koeffizienten die Zusammensetzung eines Materials mit zwei ferromagnetischen Komponenten bestimmt wird, nämlich den Nickel- und den Eisenanteil im Werkstoff des Prüflings. Hier wird ein magnetisches Gleichfeld überlagert und mehrfach geändert durch das Magnetfeld einer Spule, die von einer Impulsstromquelle gespeist wird. Außerdem wird der mechanische Spannungszustand des Prüflings geändert. Der magnetische Fluß im Prüfling wird durch eine Meßspule erfaßt.

Aus dem Unterschied der magnetischen Eigenschaften im Zustand unter mechanischer Spannung und frei von mechanischen Spannungen ergibt sich der magnetoelastische Koeffizient und damit auch die Nickel-Eisen-Zusammensetzung des Prüflings.

Bei diesem Verfahren dient zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung die gleichstrombeaufschlagte Spule dazu. Jen Prüfling in beiden Richtungen in die Sättigung zu treiben. Zur Kontrolle von Pulverdraht wäre dieses Verfahren nicht geeignet, und zwar auch schon deswegen nicht, weil die Pulverfüllung des Drahtes mechanischen Spannungen gar nicht ausgesetzt werden kann.

Vorliegend geht es darum, bei de. Herstellung oder der schweißtechnischen Verwendung von Pulverdraht dessen quantitative Zusammensetzung zu kontrollieren, insbesondere Abweichungen der Füllungen des Drahtes oder das Fehlen der Pul«Erfüllung festzustellen. Solche Abweiciiungen führen zu Mangeln der mit dem Draht gelegten Gehweißnähte. Wesentlich ist dabei die Möglichkeit der getrennten Kontrolle der Elemente des Pulverdrahtes, insbesondere die Kontrolle nur der Pulverbeschickungsmenge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Möglichkeit zur Kontrolle von laufendem Pulverdraht bei getrennter Erfassung der laufenden Füllungsmenge und des laufenden Manteigewichts.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß während der Prüfung die Größe des magnetischen Gleichfeldes wenigstens einmal geändert und die Änderungen der magnetischen Induktion des hochfrequenten Wechselfeldes bei den verschiedenen Größen des Gleichfeldes, welche durch die Einführung des Pulverdrahts in die genannten Felder bedingt sind, gemessen, wobei diese Messungen verglichen werden, indem eine von ihnen vor der Einführung des Pulverdrahts so geändert wird, daß der Einfluß eines der beiden Bestandteile des Pulverdrahts kompensiert wird, und wobei der Anteil des anderen Bestandteils aus de: Differenz der gemessenen Änderungen der magneti· ί sehen Induktion des Hochfrequenzfeldes bestimmt wird. Zur Kontrolle der laufenden Beschickungsmenge des Pulverdrahts ist es zweckmäßig, wenn der Anteil der Füllung im Pulverdraht aus der Differenz der gemessenen Änderungen der magnetischen Induktion des

ίο Hochfrequenzfeldes bei zwei Größen des magnetischen Gleichfeldes bestimmt wird, indem vorbereitend ein Standardmuster des Mantels in die Magnetfelder eingebracht wird und die genannte Differenz auf Null eingestellt wird, wodurch der Einfluß des Mantels des

ι -■, Pulverdrahtes kompensiert wird.

Zur Kontrolle des laufenden Mantelgewichts ist es entsprechenderweise zweckmäßig, wenn der Anteil der Füllung im Pulverdraht aus der Differenz der gemessenen Änderungen der magnetischen Induktion des Hochfrequenzfeldes bei zwei Größen f*es magnetis ;hen Gleichfeldes bestimmt wird, indem «Orbereitend ein Standardmuster der Füllung in die Magnetfelder eingebracht wird, wodurch der Einfluß der Füllung des Pulverdrahtes kompensiert wird

2> Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann ausgegangen werden von einer Einrichtung mit folgenden, koaxial zum Pulverdraht angeordneten Elementen: eine von einer Gleichstromquelle gespeiste Magnetisierungsspule, eine an einen Hochfrequenz-

jo generator angeschlossene Stromspule zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes und eine Meßspule, welche in einer Meßschaltung liegt, deren Ausgang an einen Verstärker angeschlossen ist, mit welchem der Meßkanal des Ausgangssignals in Reihe geschaltet ist.

π In Ausbildung der Erfindung hat dabei die Gleichstromquelle mindestens zwei Ausgänge, welche einen Gleichstrom unterschiedlicher Stärke liefern, sowie einen Kommutator zum abwechselnden Anschluß der Magnetisierungsspule an die Ausgänge, una der Ausgang des Verstärkers ist mit einer der Anzahl der Aufgänge der Gleichstromquelle entsprechenden Anzahl von Meßkanälen versehen, wobei jeder Meßkanal einen Spitzendetektor aufweist, welche abwechselnd und synchron mit der Änderung des konstanten Magnetfeldes mit Hilfe des Kommu»ators an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen werden und die Ausgänge der Meßkanäle sind an die Eingänge einer Summierschaltung angeschlossen.

Bei dieser Ausbildung ist es zweckmäßig, wenn der Kommutator mit einem Niederfrequenzgenerator für die Kommutationssi^nale versehen ist, der in Reihe mit einem Frequenzverdopplerder Kommutationssignalfcl ge mit regelbarem Signaipausenverhältnis geschaltet ist u.id »eciis elektronische Schalter aufweist, von denen der erste, iweite, dritte und vierte Schalter »'om Niederfrequenzgenerator der Kommutatiunssignaie und der fünfte und sechste Schalter vom Frequenzverdoppler der Kommutationssignalfolge gesteuert werden, daß der erste <md zweite Schalter die Magnetisierungsspule an die Ausgänge der Gleichstromquelle anschließen, und der dritte mit dem fünften und der vierte mit dem sechsten Schalter in Reihe geschattet und zwischen dem Ausgang des Verstärkers und den Eingängen des ersten bzw. zweiten Meßkanals liegen.

Es kann zur Durchführung der Erfindung auch ausgegangen werden von einer Einrichtung mit folgenden koaxial zum Pulverdraht angeordneten Elementen: eine Magnetisierungsspule, gespeist von

feiner Gleichstromquelle, ferner Stromspulen,
schlössen an einen Hochfrequenzgenerator zur Erzeu^ gung eines veränderlichen Magnetfeldes, und zugehörige Meßspulen, eingeschaltet in die Meßschaltungen, deren Ausgänge an Verstärker angeschlossen sind, wovon jeder Verstärke!' mit einem Detektor verbunden ist und die Ausgänge der Detektoren an eine Summierschaltung angeschlossen sind.

Dabei hat in Ausbildung der Erfindung die Magnetisierungsspule ein veränderliches Wicklungsprofil zum Erzeugen eines Magnetfeldes, dessen Intensität sich längs der Achse der Magnetisierungsspule so ändert, daß mindestens zwei Abschnitte mit verschiedenen intensitätswerten des konstanten Magnetfeldes entstehen, wobei in jedem dieser Abschnitte paarweise je eine Hochfrequenzstromspule und eine MeDspule angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 Blockschaltbild der Einrichtung für die Kontrolle von Pulverdraht, das das Verfahren zur Pulverdrahtkontrolle erläutert,

Fig.2 Abhängigkeit der Änderungen des Induktionssflusses des magnetischen Hochfrequenzfeldes von der Intensität des konstanten Magnetisierungsfeldes,

Fig. 3 Blockschaltbild der Einrichtung /ur kontrolle von Pulverdraht / erste Variante /,

Fig.4 Zeitdiagramm der Spannungsänderung beim Niederfrequenzgenerator der Kommutationssignale,

Fig. 5 Zeitdiagramm der Spannungsänderung beim Frequenzverdoppler für Kommutationssignale,

Fig.6 Zeitdiagramm der Stromänderung in der Magnetisierungsspule,

Fig. 7 Zeitdiagramm des an den Eingang des Spitzendetektors gelangenden Signals / erster Kanal /,

F i g. 8 Zeitdiagramm des am Eingang des Spitzendetektors liegenden Signals / zweiter Kanal /,

F i g. 9 Blockschaltbild der Einrichtung zur Kontrolle von Pulverdraht / zweite Variante /,

Fig. 10 Abhängigkeit der Intensitätsänderung des konstanten Magnetfeldes in der Magnetisierungsspule mit veränderlichem Wicklungsprofil längs der Achse der Magnetisierungsspule,

Fig. 11 Kontrolldiagramm der Beschickungsmenge längs des Pulverdrahts mit normaler Füllung des Drahtes mit dem Beschickungsgut,

F i g. 12 Kontrolldiagramm der Beschickungsmenge längs des Pulverdrahts bei gestörter Füllung des Drahtes mit aem Beschickungsgut auf einzelnen Abschnitten.

Das Verfahren zur PulverdrahtkontroHe besteht im folgenden.

Der Pulverdraht 1 / F i g. 1 / wird in ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld gebracht, welches durch eine Stromspule 2, die an einen Hochfrequenzgenerator 3 angeschlossen ist, erzeugt wird. Gleichzeitig wirkt man auf den Pulverdraht 1 mit einem konstanten Magnetfeld ein, welches mit Hilfe einer Magnetisierungsspule 4 erzeugt wird. Dabei wird die Magnetisierungsspule von einer Gleichstromquelle 5 gespeist

Während der Kontrolle mit einer Induktionsspule 6, weiche mit dem magnetischen Hochfrequenzfeld der Stromspule 2 und dem magnetischen Induktionsfluß des Pulverdrahts 1 zusammenwirkt, wird mit Hilfe einer Meßschaltung 7, die durch den Pulverdraht 1 bewirkte Änderung des Induktionsflusses des magnetischen Hochfrequenzfeldes gemessen. Das entsprechende elektrische Signal am Ausgang der Meßschaltung 7 wird durch die folgende Gleichung beschrieben:

= f (P_u P₂),

wobei

P\ — die Menge der Beschickung im Pulverdraht, und
P₂ — die Menge der Pulverdrahthülle

bezeichnen.

Zum Durchführen der genannten Messungen wird die Meßschallung 7 vorher so einreguliert, daß ohne den Pulverdraht 1 in der Meßspule 6 ihr Ausgangssignal gleich Null wird.

Weiterhin wird das Signal von der Meßschaltung 7 durch einen Gleichstromverstärker 8 verstärkt und durch einen Indikator 9 wiedergegeben.

Der Wert der hervorgerufenen Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes wird durch die Menge des Hüllenmaterials und der ferromagnetischen Komponenten der Beschickung im Pulverdraht 1 sowie durch ihren Magnetisierungsgrad bestimmt. Es ist nun zu bemerken, daß im Beschickungsgut nur einen Teil der Komponenten ferromagnetische Stoffe darstellen. Da aber der Gehalt an Komponenten in der Beschickung streng bestimmt vorgegeben wird, ist das Gesamtgewicht der Beschickung proportional der Menge der in ihr vorhandenen ferromagnetischen Komponenten. Auf Grund des oben Dargelegten wird die durch den Pulverdraht 1 hervorgerufene Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes durch die Menge P\ der Beschickung und die Menge der Hülle bestimmt.

Entsprechend dem Verfahren zur PulverdrahtkontroHe wird die vom Pulverdraht 1 verursachte Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes bei verschiedenen Werten der Intensität des konstanten Magnetfeldes gemessen. Zur Trennung der beiden zu kontrollierenden Parameter — der Beschickungsmenge Pi und der Hüllenmenge P₂ im Pulverdraht 1 genügt es, die genannten Messungen bei zwei verschiedenen Werten H, und H₂ der Intensität des konstanten Magnetfeldes durchzuführen und den Unterschied dieser Messungen mit vorgegebenen Maßstabskoeffizienten (die bei der Bestimmung von P\ und P₂ unterschiedlich sind) zu bestimmen.

Auf diese Weise erhält man am Ausgang der Meßschaltung 7 z. B. zwei elektrische Signale, wtlche den folgenden Gleichungen entsprechen:

V₁ (Px, P₂) = Sx (Pi. Pz) U₁ (P₁, P₂) = Λ (P₁, P₂)

Diese elektrischen Signale sind voneinander linear unabhängig, was eine notwendige Bedingung zum Bestimmen der Beschickungsmenge Pi und der Hüllenmenge P₂ nach den gemessenen Änderungswerten des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes bei zwei verschiedenen Intensitätswerten H\ und H₂ des konstanten Magnetfeldes darstellt, weiche den elektrischen Signalen Ui(Px, P₂) und U₂(P_x, P₂) am Ausgang der Meßschaltung 7 entsprechen.

Tatsächlich ändert sich die Differenzpermeabilität der Hülle und der Beschickung im Pulverdraht 1 bei einer Änderung des konstanten Magnetfeldes ungleichmäßig. Das bedingt letzten Endes, daß zwischen den elektrischen Signalen U₁(P_x, P₂) und U₂(Pu P₂) keine

lineare Abhängigkeit besteht. Betrachten wir diese Feststellung nach den Versuchsergebnisseni

F i g. 2 zeigt die Abhängigkeiten der hervorgerufenen Änderungen des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes / in Skalenteilungen des Indikators 9 / vom Intensitätswert /Ydes konstanten Magnetfeldes für ein M'uiter der Hülle (Kurve A) und für ein Muster der Beschickung (Kurve B). Die angeführten Abhängigkeiten wurden folgenderweise erhalten. Nach einem Musterstück des Pulverdfahls i / Fig. 1 /, welches das Beschickungsgut enthält, stellen wir die der Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes proportionale Anzeige des Indikators 9 auf die Marke λ = ^Q0 Teilungen / F i g. 2 / ein. Daraufhin werden die Anzeigen bei den auf diese Weise eingestellten Parametern der Meßschaltung 7 und des Verstärkers 8 für ein Muster der Hülle und ein Muster der Beschickung abgelesen. Nun ändern wir die intensität des konstanten Magnetfeldes und stellen wieder nach einem mi^f der Beschickung gefüllten Muster des Pulverdrahts die Anzeigen des Indikators 9 auf die Marke & = 90 Teilungen ein, was auf F i g. 2 durch eine punktierte Gerade C angegeben ist. wonach die Messungen an den Mustern der Hülle und der Beschickung durchgeführt werden. Die in F i g. 2 angegebenen Abhängigkeiten / die Kurven A und B I zeigen, daß mit einem Anstieg der Intensität des konstanten Magnetfeldes der Einfluß der Hülle auf die Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes sich monoton vermindert im Vergleich zum Einfluß der Beschickung, welcher entsprechend ansteigt. Das bestätigt, daß die in der Gleichung 121 angeführten Abhängigkeiten linear unabhängig sind. Man kann u. a. eine Intensität des konstanten Magnetfeldes wählen, bei welcher der Einfluß der Hülle und der Beschickung auf die Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes gleich werden, oder z. B. der Einfluß der Hülle einigemal kleiner wird, als der Einfluß der Beschickung. Es ist nun zu beachten, daß die Intensitätswerte des konstanten Magnetfeldes, bei weichen die Kontrolle des Pulverdrahts durchgeführt wird, höher gewählt werden müssen als der Intensitätswert des konstanten Magnetfeldes, welcher zur Stabilisierung der primären Permeabilität der Hülle erforderlich ist. Die festgestellte Besonderheit der Änderung des relativen Einflusses der Beschickung und der Hülle auf die durch den Pulverdraht verursachten Änderungen des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes bei einer Änderung des konstanten Magnetfeldes erklärt sich dadurch, daß die Hülle und die Teilchen der ferromagnetischen Komponenten im Beschickungsgut verschiedene Entmagnetisierungsfaktoren haben. Das wird durch ihre unterschiedliche Form bestimmt u. zw. entspricht die Hülle einem langen Zylinder, während die ferromagnetischen Komponenten in der Beschickung durch nichtmagnetische Bestandteile des Gemisches getrennt sind und auf diese Weise einzelnen Teilchen von geringer Länge bezüglich ihren Querabmessungen gleichen, deren Form bei den Berechnungen als sphärisch angenommen werden kann. Folglich ist der Wert des Entmagnetisierungsfaktors Für die Teilchen der ferromagnetischen Komponenten der Beschickung gegenüber dem Entmagnetisierungsfaktor der Hülle hoch. Darum sind bei der Steigerung der Intensität des konstanten Magnetfeldes, wenn das Material der Hülle sich dem Sättigungszustand nähert, die ferromagnetischen Komponenten bei weitem noch nicht gesättigt Folglich wird die magnetische Differenz-

permeabilität der Beschickung bei einem intensiven konstanten Magnetisierungsfeld höher als die magnetische Differenzpermeabilität der Hülle, und der Einfluß der Beschickung auf eine Änderung des induktionsflusses des hochfrequenten magnetischen Feldes steigt, während der Einfluß der Hülle geringer wird. Wie man aus dem Untersuchungsbeispiel mit Pulvefdraht ersehen kann, ist die besagte Eigenart kennzeichnend für zusammengesetzte Stoffe, deren Elemente sich durch die Form ihres Körpers unterscheiden, und kann zur Kontrolle dieser Elemente auf Grund des elektromagnetischen Verfahrens mit Erfolg verwendet werden.

Wir ziehen also vom Wert U\, der proportional der Änderung des Induktionsflusses bei der Intensität H\ des konstanten Magnetfeldes ist, den Wert LZ₂ ab, welcher proportional der Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes ist und bei der Intensität Hi des konstanten Eviagneiieides gemessen wurde, nachdem er zuvor mit dem konstanten Faktor K\ multipliziert wird. Dabei wird der Faktor K\ so gewählt, dnß die erhaltene Differenz dieser Werte vom Einfluß der Hülle nicht abhängt. Wir erhalten nun die folgende Gleichung:

U₃(P₁) = U₁(PuP₂) - K₁- U₂(P₁, P₂). (3)

Folglich wird die Differenz der Werte der hervorgerufenen Änderungen des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes, wovon ein Wert vorher im vorgegebenen Verhältnis (K\) geändert wird, um den Einfluß der Hülle auszuschließen, die Menge P\ der Beschickung im Pulverdraht bestimmen.

Ähnlicherweise verfährt man bei der Bestimmung der Hüllenmenge Pi im Pulverdraht. Die Differenz der Werte der verursachten Änderungen des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes, wovon man einen Wert in einem anderen vorgegebenen Verhältnis (K2) so ändert, daß der Einfluß der Beschickung ausgeschlossen wird, ergibt die Gleichung:

I/4 (P₂) = U₁ (P₁, P₂) - K₂ U₁ (P₁, P₂). (4)

Auf diese Weise wird die Menge der Hülle P₂ im Pulverdraht bestimmt

Das Kontrollverfahren kann durch zwei Ausführungsvarianten entsprechender Einrichtungen verwirk licht werden. Die eine Ausführungsvariante der Einrichtung läßt sich in statischen Kontrollbedingungen bzw. bei geringen Ziehgeschwindigkeiten zweckmäßigerweise des Pulverdrahts verwenden. Diese Variante einer solchen Einrichtung kann man nicht immer zur Kontrolle des Pulverdrahts bei hohen Ziehgeschwindigkeiten — bei etwa hundert Meter pro Minute — verwenden. Das erklärt sich dadurch, daß es technisch schwierig ist die Kommutationsfrequenz eines relativ starken Magnetisierungssystems zu steigern. Darum wird sich mit dem Anstieg der Ziehgeschwindigkeit die Genauigkeit der Pulverdrahtkontrolle verschlechtern.

Die zweite Ausführungsvariante der Einrichtung läßt sich zweckmäßig zur Kontrolle des Pulverdrahts während dessen Herstellung verwenden, wenn die Ziehgeschwindigkeit Hunderte Meter pro Minute beträgt

Die erste Ausführungsvariante der Einrichtung zur Kontrolle des Pulverdrahts 1 / Fi g. 3 / enthält folgende

koaxial zum Pulverdraht 1 angeordnete Elemente: eine Stromspule 2, welche an einen Hochfrequenzgenerator 3 angeschlossen und zur Erzeugung eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes bestimmt ist, sowie eine Meßspule 6, die mit dem hochfrequenten Magnetfeld zusammenwirkt, welches durch die Stromspule 2 erzeugt wird, und eine Magnetisierungsspule 4, die von einer Gleichstromquelle 5 gespeist wird. Die Meßspule 6 liegt in der Meßschaltung 7, deren Ausgang an einen Gleichstromverstärker 8 angeschlossen ist. Als Meßschaltung 7 werden die bekannten Brücken- bzw. Differentialschaltungen verwendet, welche in Einrichtungen zur Kontrolle von Pulverdraht nach dem elektromagnetischen Verfahren weitgehenden Einsatz finden. Die Magnetisierungsspule 4 und die Gleichstromquelle 5, welche zwei Ausgänge mit verschiedener Gleichstromamplitude hat, sind zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes von verschiedener Intensität bestimmt.

Zur Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Kontrolle des Pulverdrahts 1 genügt es, die Intensität des konstanten Magnetfeldes im Bereich von 300 bis 1200 Oersted zu wählen. Die Intensität des hochfrequenten Feldes, wie das üblicherweise bei der elektromagnetischen Kontrolle der Fall ist, übersteigt nicht einige bzw. einige Zehntel Oersted, während die Frequenz des elektromagnetischen Feldes einige zehn Kilohertz/kHz/ beträgt. Die Magnetisierungsspule 4 ist an die Gleichstromquelle 5 über den Kommutator 10 angeschlossen, welcher gleichzeitig zum Kommutieren der Meßkanäle des Verstärkers 8 dient.

Der Verstärker 8 enthält zwei voneinander unabhängige Meßkanäle, wobei jeder Kanal mit einem Spitzendetektor 11 bzw. 12 versehen ist. Die Ausgänge der Spitzendetektoren 11 und 12 sind an einen Summator 13 angeschlossen. Der Summator 13 dient gleichzeitig zum Ändern der Signalwerte von den Spitzendetektoren 11 und 12 im vorgegebenen Verhältnis K\ bzw. K₂, welches so eingestellt wird, daß der Einfluß der Hülle bzw. der Beschickung auf die Meßergebnisse ausgeschlossen wird. An den Ausgang des Summators 13 ist ein indikator 9 angeschlossen.

Der Kommutator 10 enthält einen Niederfrequenzgenerator 14 von Kommutationssignalen, in Reihe mit welchem ein Frequenzverdoppler 15 der Kommutationsfolge mit regelbarem Signalpausenverhältnis geschaltet ist. An den Ausgang des Niederfrequenzgenerators 14 der Kommutationssignale und des Frequenzverdopplers 15 der Signalfolge sind elektronische Schalter 16—21 angeschlossen. Die Schalter 16 und 17 sind außerdem an die Ausgänge der Gleichstromquelle 5 und an den Eingang der Magnetisierungsspule 4 angeschlossen. Die Schalter 19 und 21 sowie die Schalter 18 und 20 sind hintereinander geschaltet und in die Meßkanäle des Verstärkers 8 zwischen seinen Ausgängen und den entsprechenden Spitzendetektoren il und 12 eingeschaltet Dabei sind die Schalter 18 und 19 an den Niederfrequenzgenerator 14 der Kommutationssignale — und die Schalter 20 und 21 — an den Frequenzverdoppler 15 der Kommutationssignale angeschlossen.

Die genannte Schaltung der Stromkreise ist dazu bestimmt, den Anschluß der Spitzendetektoren 11 und 12 zu gewährleisten, sobald sich die Intensitätswerte des konstanten Magnetfeldes eingestellt haben.

Die Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens der Pulverdrahtkontrolle arbeitet folgenderwrise.

Der Pulverdraht 1 wird in das hochfrequente elektromagnetische Feld der Stromspule 2 sowie in das gleichzeitig wirkende konstante Magnetfeld eingeführt, welches durch die Magnel isierungsspule 4 erzeugt wird. Mit Hilfe der Meßspule 6, welche in der Meßschaltung 7 liegt, wird die durch den !Pulverdraht 1 hervorgerufene

Änderung des Induktiotiisflusses des hochfrequenten Magnetfeldes gemessen. Dazu wird vorher bei angeschlossenem Hochfrequenzgenerator 3 und der Gleichstromquelle 5 die Mettschaltung 7 bei fehlendem Pulverdraht 1 in der Meßspule so eingestellt, daß ihr Ausgangssignai gleich NuIIl wird.

Während der Kontrolle legen die Schalter 16 und 17 mit einer Frequenz, welche durch den Niederfrequenzgenerator 14 der Kommutationssignale vorgegeben wird und einige zehn Hertz beträgt, die Magnetisierungsspule 4 abwechselnd an die beiden Ausgänge der Gleichstromquelle 5 mit verschiedenen Gleichstrom amplituden, wodurch eine entsprechende lntensi.'ätsänderung des konstanten Magnetfeldes gewährleistet

Der Niederfrequenzgenerator 14 der Kommutationssignale erzeugt eine Rechteckspannung / Zeitdiagramm D, Fig. 4 / und schließt die Schalter 16, 17 / F i g. 3 / für die gleichen Zeitabschnitte.

Synchron mit der Umschaltung des konstanten Magnetfeldes schließen die Schalter 18 und 19, welche gleichfalls vom Niederfrequenzgenerator 14 der Kommutationssignale gesteuert werden, an den Gleichstromverstärker 8 dessen Meßkanäle abwechselnd an, welche mit Spitzendetetkoren 12 und 11 versehen sind. Doch endgültig wird ein Meßkanal mit den Spitzendetektoren 12 bzw. 11 durch die Schalter 20 und 21 geschlossen, welche vom Frequenzverdoppler 15 der Signalfolge gesteuert weiden. Der Frequenzverdoppler 15 der Signalfolge erzeugt eine Rechteckspannung / Zeitdiagramm £auf F i g. 5 /. Diese Spannung wird aus der Spannung des Niederfrequenzgenerators 14 der Kommutationssignale erzeugt und hat entsprechend eine zweifach kleinere Periode.

Die Schalter 20 und 21 schließen für einen Zeitabschnitt, währenddessen der Magnetisierungsstrom und entsprechend die Intensität des konstanten Magnetfeldes die stationären Werte /1 und I₂ 1 Zeitdiagramm Fauf F i g. 6 / annehmen. Dazu kann das Signalpausenverhältnis der Rechteckspannung des Frequenzverdopplers 15 reguliert werden.

Mögen z. B. die Schalter 17 und 19 / F i g. 3 / durch positive Halbperioden der Rechteckspannung / Zeitdiagramm D auf F i g. 4 / des Niederfrequenzgenerators 14 für Kommutationssignale / F i g. 3 / und die Schalter 16 und 18 — durch negative Halbperioden dieser Spannung geöffnet werden. Der Strom in der Magnetisierungsspule 4 wird die stationären Werte /1 und I₂ nach einer bestimmten Zeit nach der Einschaltung des entsprechenden Schalter 16 bzw. 17 annehmen.

Folglich wird am Ausgang des Spitzendetektors 12 periodisch ein veränderliches Signal Ux(Pt, P2) erzeugt / Zeitdiagramm M auf F i g. 7 /, das vom Gleichstromverstärker 8 gelangt und proportional dem Wert der verursachten Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes ist, welches bei der Intensität H\ des konstanten Magnetfeldes entsteht und dem Magnetisierungsstrom I\ entspricht Ähnlicherweise wird am Ausgang des Spitzendetektors 11 periodisch ein veränderliches Signal U₂(Pi, Pi) erzeugt / Zeitdiagramm N auf F i g. 8 /, das vom Gleichstromverstärker 8 (Fig.3) gelangt und proportional dem Wert der verursachten Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes ist, welches bei der

intensität H₂ des konstanten Magnetfeldes entsteht und dem Magnetisierungsstrom ^entspricht.

Von den Ausgängen der Spitzendetektoren 11 und 12 gelangen die den Signalen Ui(P_xPi) und U₁(Pu P₂) proportionalen Gleichspannungen an die Ausgange des Summators 13, wo sie verglichen werden und ihre Differen7 mit Hilfe des Indikators 9 wiedergegeben wird. Nach dem Signaldifferenzwert am Ausgang des Summators 13 bestimmt man die Menge der Elemente des Pulverdrahts 1-. Über die Beschickungsmenge im Pulverdraht 1 urteilt man dabei nach dem Differenzwert der verursachten Induktionsflußänderungen beim hochfrequenten Magnetfeld, wovon der eine Wert im vorgegebenen konstanten Verhältnis durch Regelung des Faktors K\ am entsprechenden Eingang des Summators 13 geändert wurde.

Dazu wird vorher, vor Beginn der Kontrolle / nach der Einstellung der Meßschaltung 7 auf Null des Augangssignals bei fehlendem Pulverdraht 1 in der Meßspule 6 ' in die Meßspule 6 ein Eichmuster der Pulverdraht'.iille eingeführt und der Faktor K\ am entsprechenden Eingang des Summators 13 so eingestellt, daß das Ausgangssignal des Summators 13 gleich Null wird. Dadurch wird der Einfluß der Hülle bei der Messung der Beschickungsmenge im Pulverdraht 1 kompensiert. Das Eichmuster der Hülle stellt man aus einem zur Prüfung bestimmten Pulverdraht durch vollständige Entfernung des Beschickungsmaterials aus dem Pulverdraht her.

Ober die Hüllenmenge im Putverdraht 1 urteilt man nach der Größendifferenz der verursachten Induktionsflußänderungen beim hochfrequenten Magnetfeld, wobei der eine Wert in einem anderen konstanten Verhältnis geändert wurde u. zw. durch Einstellung des Faktors K₂ am entsprechenden Eingang des Summators 13. Analog dem oben Dargelegten wird vor dem Beginn der Kontrolle nach einem Beschickungsmuster des zu prüfenden Pulverdrahts eine Kompensation des Beschickungseinflusses durchgeführt.

im folgenden wird die zweite Ausführungsvariante der Einrichtung zur Verwirklichung des Pulverdrahtkontrollverfahrens im Verlauf der Pulverdrahthersteliung betrachtet, wenn die Ziehgeschwindigkeit Hunderte Meter in der Minute beträgt.

In diesem Falle enthält die Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens zur Pulverdrahtkontrolle / F i g. 9 / koaxial zum Pulverdraht 1 angeordnete Meßspulen 22' und 22", Stromspulen 23', 23" sowie eine • Magnetisierungsspule 24.

Die Magnetisierungsspule 24 ist mit einem abgestuften Wicklungsprofil ausgeführt und an die Gleichstromquelle 25 angeschlossen.

Mit Hilfe von Nuten und zusätzlichen Wicklungen ist die Magnetisierungs'.vicklung 24 konstruktiv so ausgeführt, daß längs ihrer Achse mindestens zwei Abschnitte mit verschiedenen Intensitätswerten des konstanten Magnetfeldes vorhanden sind.

In den Abschnitten mit verschiedenen Intensitätswerten des konstanten Magnetfeldes sind längs der Magnetisierungsspule 24 die Stromspulen 23' und 23" sowie die ihnen entsprechenden Meßspulen 22' und 22" angeordnet Im allgemeinen Falle kann man mehrere Abschnitte mit verschiedenen Intensitätsniveaus des konstanten Magnetfeldes bilden und die Zahl der Meß- und Stromspulen entsprechend vergrößern. Die Stromspulen 23' und 23" sind an den Hochfrequenzgenerator 3 zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes angeschlossen.

Die Ausgänge der Meßkanäle 26 und 27 sind an die Eingänge der entsprechenden Wechselstromverstärker 28 und 29 angeschlossen. Am Ausgang des Verstärkers 28 ist der Detektor 30 — und am Ausgang des

■; Verstärkers 29 der Detektor 31 eingeschaltet. Die Ausgänge der Detektoren 30 und 31 sind mit den Eingängen des Summators 13 verbunden, welcher an den Indikator 9 angeschlossen ist.

Die Einrichtung zur Verwirklichung des Pulverdrahtkontrollverfahrens arbeitet folgenderweise.

Der Pulverdraht / wird in das hochfrequente elektromagnetische Feld der Stromspulen 23' und 23" gebracht, welche vom Hochfrequenzgenerator 3 gespeist werden, sowie in das konstante Magnetfeld, welches von der Magnetisierungsspule 24 erzeugt wird.

Die Intensität Hdes konstanten Magnetfeldes ändert

sich längs der Achse L der Magnetisierungsspule 24, wie das auf Fig. 10durch die Kurve Fdargestellt ist;sie hat zwei Abschnitte ab- und -cd- mit verschieJenen Intensitätswerten Hz und Ha-

Mit Hilfe der Meßspule 22' (Fig.9) und des Meßkanals 27 wird der Wert U\ (Pu P₂) bestimmt, der proportional dem Wert der verursachten Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes bei einer Intensität Hi des konstanten Magnetfeldes ist. Als Wechselstromsignal wird der Wert U\(P\, P₂) durch den Verstärker 29 verstärkt, von dem Detektor 31 gemessen und gelangt an den Eingang des Summators 13.

Gleichzeitig wird mit Hilfe der Meßspule 22" und des Meßkanals 26 der Wert U₂ (Pu Pi) gemessen, der

proportional dem Wert der verursachten Änderung des Induktionsflusses des hochfrequenten Magnetfeldes bei der Intensität M des konstanten Magnetfeldes ist

Als Wechselstromsignal wird der Wert U₂(Pu P₂)

J5 durch den Verstärker 28 verstärkt, von dem Detektor 30 gemessen und gelangt an den zweiten Eingang des Summators 13.

Am Ausgang des Summators 13 erhält man die Differenz der Eingangssignale, von weichen eines vorher im konstanten Verhältnis durch die Faktoren K\ und/oder K₂ geändert wird. Nach dieser Differenz urteilt man über die Beschickungs- und/oder Hülleninenge im Pulverdraht

Die Verhältnisgrößen werden mit Hilfe der Faktoren K\ und/oder K₂ im Verlauf der Anfangsregelung der Einrichtung festgelegt Dazu werden bei fehlendem Pulverdraht 1 (Fig.9) die Meßkanäle 26 und 27 so t inreguliert, daß ihr Anfangssignal gleich Null wird. Dann wird das Eichmuster der Hülle in die Meßspulen

so 22' und 22" eingesetzt und die Signalübertragungsfaktoren im Eingangskanal des Summators 13 so geändert ciaß sein Ausgangssignal gleich Null wird. Dadurch erreicht man eine Kompensation des Einflusses der Hülle und die entsprechende Einstellung des Verhältnisses mit Hilfe des Faktors K\.

Ähnlicherweise erreicht man durch Einsatz eines Eichmusters der Beschickung in die Meßspulen 22' und 22" eine Signaländerung im Eingangskanal des Summators 13, bei der sein Ausgangssignal gleich Null wird.

Dadurch wird eine Kompensation des Beschickungseinflusses und die entsprechende Einstellung des Verhältnisses mit Hilfe des Faktors K₂ erreicht

Dank einer solchen Regelung der Einrichtung werden die Kanäle des Summators 13 zur Kontrolle der jeweiligen Beschickungs- und/oder Hüllenmenge im Pulverdraht eingestellt

Das Kontrollergebnis der Beschickungs- und/oder der Hüllenmenge im Pulverdraht 1 wird durch den

Indikator 9 wiedergegeben.

Die Diagramme der Beschickungsmengenkontrolle im Pulverdraht nach der Länge 1 des Pulverdrahts sind auf Fig. ti und Fig. 12 angeführt. Die Ausschläge des Schreibgeräts in den Diagrammen sind der Beschikkungsmenge Pi im Pulverdraht proportional. Eine normale Füllung des Pulverdrahts mit dem Beschikkungsgut zeigt die Kennlinie auf F i g. 11. Störungen der Pulverdrahtfüllung wurden auf den Abschnitten e/und bh{F i g. 12) registriert.

Hierzu ü Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kontrolle von Pulverdraht aus einem ferromagnetischen Mantel mit einer ferro- ι magnetische Komponenten enthaltenden Füllung durch Beaufschlagung mit einem hochfrequenten und einem konstanten Magnetfeld, bei dem die durch den Pulverdraht verursachte Änderung der magnetischen Induktion des Hochfrequenzfeldes zur Beurteilung der quantitativen Zusammensetzung der Füllung und/oder des Mantels dient, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfung die Größe des magnetischen Gleichfeldes wenigstens einmal geändert wird und die Änderungen der magnetischen Induktion des hochfrequenten Wechselfeldes bei den verschiedenen Größen des Gleichfeldes, welche durch die Einführung des Pulverdrahts in die genannten Felder bedingt sind, gemessen werden und daß diese Messungen verglichen werden, indem eine von ihnen vor der Einführung des Pulverdrahts so geändert wird, daß der Einfluß eines der beiden Bestandteile des Pulverdrahts kompensiert wird, und daß der Anteil des anderen Bestandteils aus der Differenz der gemessenen Änderung der magnetischen Induktion des Hochfrequenzfeldes bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Füllung im Pulverdraht aus der Differenz der gemessenen Änderungen der jo magnetische.. Induktion des Hochfrequenzfeldes bei zwei Größen des magnetise¹· in Gleichfeldes bestimmt wird, indem vorbereitend ein Standardmuster des Mantels in die Magne-feider eingebracht wird und die genannte Differenz auf Null eingestellt wird, wodurch der Einfluß des Mantels des Pulverdrahtes kompensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Füllung im Pulverdraht aus der Differenz der gemessenen Änderungen der magnetischen Induktion des Hochfrequenzfeldes bei zwei Größen des magnetischen Gleichfeldes be stimmt wird, indem vorbereitend ein Standardmuster der Füllung in die Magnetfelder eingebracht wird und die genannte Differenz auf Null eingestellt wird, wodurch der Einfluß der Füllung des Pulverdrahtes kompensiert wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Pulverdrahtkontrolle nach Anspruch 1, enthaltend folgende koaxial zum Pulverdraht angeordnete Elemente: eine von einer Gleichstromquelle gespeiste Magnetisierungsspule, eine an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossene Stromspule zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes und eine Meßspule, welche in einer Meßschaltung liegt, deren Ausgang an einen Verstärker angeschlossen ist, mit welchem der Meßkanal des Ausgangssignals in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (5) mindestens zwei Ausgänge hat, welche einen Gleichstrom unterschiedlicher Stärke liefern, sowie einen Kommutator (10) zum abwechselnden Anschluß der Magnetisierungsspule (4) an diese Ausgänge aufweist, und der Ausgang des Verstärkers (8) mit einer der Anzahl der Ausgänge der Gleichstromquelle entsprechenden Anzahl von Meßkanälen versehen ist, daß jeder Meßkanal einen Spitzendetektor (11, 12) aufweist, welche abwechselnd und synchron mit der Änderung des konstanten Magnetfeldes mit Hilfe des Kommutators (10) an den Ausgang des Verstärkers (8) angeschlossen werden und daß die Ausgänge der Meßkanäle an die Eingänge einer Summierschaltung (13) angeschlossen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (10) mit einem Niederfrequenzgenerator (14) für die Kommutationssignale versehen ist, der in Reihe mit einem Frequenzverdoppler (15) der Kommutationssignalfolge mit regelbarem Signalpausenverhältnis geschaltet ist und sechs elektronische Schalter (16 bis 21) aufweist, von denen der erste, zweite, dritte und vierte Schalter (16, 17, 18, 19) vom Niederfrequenzgenerator (14) der Kommutationssignale und der fünfte und sechste Schalter (20, 21) vom Frequenzverdoppler (15) der Kommutationssignalfolge gesteuert werden, daß der erste und zweite schalter (16, 17) die Magnetisierungsspule (4) an die Ausgänge der Gleichstromquelle (5) anschließen, und der dritte (IS) mit dem fünften (20) und der vierte (19) mit dem sechsten (21) Schalter in Reihe geschaltet und zwischen dem Ausgang des Verstärkers (8) und den Eingängen des ersten bzw. zweiten Meßkanals liegen.

6. Einrichtung zur Durchführung d ;s Pulverdraht-Kontrollverfahreus nach Anspruch 1, enthaltend folgende koaxial zum Pulverdraht angeordnete Elemente: eine Magnetisierungsspule, gespeist von einer Gleichstromquelle, ferner Stromspulen, angeschlossen an einen Hochfrequenzgenerator zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes, und zugehörige Meßspulen, eingeschaltet in die Meßschaltungen, deren Ausgänge an Verstärker angeschlossen sind, wovon jeder Verstärker mit einem Detektor verbunden ist und die Ausgänge der Detektoren an eine Summierschaltung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsspule (24) ein veränderlk pts Wicklungsprofil zum Erzeugen eines Magnetfeldes hat, dessen Intensität sich längs der Achse der Magnetisierungsspule (24) so ändert, daß mindestens zwei Abschnitte mit verschiedenen Intensitätswerten des konstanten Magnetfeldes entstehen; daß in jedem dieser Abschnitte paarweise je eine Hochfrequenzstromspule (23' und 23") und eine Meßspule (22' und 22") angeordnet sind.