DE4011588A1

DE4011588A1 - METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE DETERMINATION OF SEVERAL PARAMETERS OF THE MECHANICAL PROPERTY OF METAL MATERIALS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHOD

Info

Publication number: DE4011588A1
Application number: DE19904011588
Authority: DE
Inventors: Libor Dipl Ing Keller; Petr Dipl Ing Stanek
Original assignee: Z NA VYROBU LOZISEK KONCERN PO
Current assignee: Z NA VYROBU LOZISEK KONCERN PO
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1990-10-25
Also published as: CZ247789A3; GB2231160A; CZ278755B6; GB9008783D0

Abstract

In a materials testing method employing measurements of the magnetic flux induced in a sample of the material under test by an applied field, an operating period is divided into n (i.e. 2 or more) intervals. During these intervals, determinations of the intensity of the applied field are carried out to give n values that are formed into an n-dimensional vector representing field intensity. A corresponding set of n values of the flux induced in the material is obtained and formed into a further n-dimensional vector representing induced flux. Analysis of the vectors yields information on structural and mechanical properties of the material. A computer 8 controls units 1, 3, 6, 7 via data-buses 9, 10 in equipment suitable for carrying out the method. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur zerstö rungsfreien Ermittlung mehrerer Parameter der mechanischen Beschaffenheit metallischer Werkstoffe und auf eine Ein richtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welches bei der Untersuchung von Eigenschaften metallischer Werkstoffe und bei der Bewertung ihrer Qualität durch elektromagneti sche zerstörungsfreie Methoden nutzbar ist.The invention relates to a method for destroying determination of several parameters of the mechanical Condition of metallic materials and on one direction to carry out this procedure, which at the investigation of properties of metallic materials and when evaluating their quality by electromagnetic non-destructive methods can be used.

Bisherige bekannte Verfahren zur zerstörungsfreien Ermitt lung des strukturmechanischen Zustands metallischer Werk stoffe durch elektromagnetische Methoden können in drei Gruppen eingeteilt werden.Previously known methods for non-destructive investigation development of the structural mechanical state of metallic work substances by electromagnetic methods can be in three Groups can be divided.

Die erste Gruppe repräsentiert Verfahren, welche zur Mag netisierung des Prüfwerkstoffs ein Feld mit harmonischem Verlauf von solcher Intensität nutzen, daß die Magnetisie rung des Werkstoffs im Bereich der Anfangspermeabilität erfolgt. Es wird die Änderung der Amplitude und der Phase der elementären harmonischen Spannungskomponente ausgewer tet, welche in der Abtastspule im Zusammenhang mit der Än derung der Eigenschaften des Prüfwerkstoffs induziert wird. Die höheren harmonischen Komponenten sind auch bei der Prüfung ferromagnetischer Werkstoffe vernachlässigbar wegen eines praktisch linearen Verlaufs der Magnetisie rungscharakteristik in gegebenem Bereich der Änderung er regender magnetischer Feldstärke. Als Beispiel der Reali sierung einer das angeführte Verfahren nutzenden Einrich tung sei ein Prüfgerät für zerstörungsfreie Materialprü fung gemäß der DE-PS 32 07 569 genannt. Das Gerät vermag die Änderungen der Amplitude und der Phase der gemessenen induzierten Spannung für eine oder mehrere Frequenzen des erregenden Feldes zu ermitteln. Aufgrund dieser zweier Merkmale wird der Prüfwerkstoff unterschieden. Als Nach teil des angegebenen Verfahrens ist die Ausnutzung ledig lich zweier Merkmale zur Charakterisierung des Zustandes des Prüfwerkstoffs zu erwähnen.The first group represents processes related to Mag netization of the test material a field with harmonic Use course of such intensity that the magnetisie material in the area of initial permeability he follows. It will change the amplitude and phase the elementary harmonic tension component tet, which in the sense coil in connection with the Än change in the properties of the test material becomes. The higher harmonic components are also at the testing of ferromagnetic materials is negligible because of a practically linear course of the magnetisie characteristic in the given area of change exciting magnetic field strength. As an example of the Reali Establishment of a facility using the mentioned method device is a testing device for non-destructive material testing fung called according to DE-PS 32 07 569. The device can the changes in the amplitude and phase of the measured induced voltage for one or more frequencies of the exciting field. Because of these two A distinction is made between characteristics of the test material. As after part of the specified procedure is single Lich two characteristics to characterize the state of the test material.

Die zweite Gruppe wird durch Verfahren repräsentiert, wel che zur Magnetisierung des Prüfwerkstoffs ein Feld mit harmonischem Verlauf von solcher Intensität ausnutzen, daß der Werkstoff im wesentlichen Teil seiner Magnetisierungs charakteristik magnetisiert wird. Ausgewertet werden Ände rungen der Amplitude und der Phase der harmonischen Span nungskomponenten, welche in der Abtastspule im Zusammen hang mit der Änderung der Eigenschaften des Prüfwerkstoffs induziert werden. Bei der Prüfung ferromagnetischer Werk stoffe sind aufgrund einer nichtlinearen Magnetisierungs charakteristik im Spektrum der induzierten Spannung höhere harmonische Komponenten zu beobachten. Als Beispiel der Realisierung einer das zweite angeführte Verfahren nutzen den Einrichtung sei die Einrichtung für die Ermittlung der Bearbeitbarkeit ferromagnetischer Werkstoffe gemäß dem tschechoslowakischen Urheberschein Nr. 2 45 114 erwähnt. Die Einrichtung funktioniert derart, daß der ferromagneti sche Werkstoff durch ein magnetisches Wechselfeld magneti siert wird und die Amplituden und Phasen der harmonischen Spannungskomponenten vermessen werden, welche durch das verformte Magnetfeld gebildet wurde. Die durch den Meßvor gang gewonnenen Werte werden mit bekannten Werten des fer romagnetischen Etalon-Materials verglichen. Das angeführte Verfahren hat gegenüber dem vorhergehenden den Vorteil, daß das harmonische Spektrum des auf diese Weise gewonne nen Signals mehrere Merkmale zur Charakterisierung des Zu stands des Prüfwerkstoffs bietet. Das Signalspektrum ist jedoch praktisch auf vier harmonische Komponenten begrenzt Der Nachteil des angeführten Verfahrens für die Charakte risierung des Werkstoffzustands ist, daß alle harmonischen Komponenten nicht aufschlußreich sein müssen und die Pra xis zeigt, daß sie vielfach gegenseitig voneinander abhän gig sind, wodurch die erreichbare Zahl der Merkmale welche den Zustand des Prüfwerkstoffs charakterisieren ungefähr auf die Hälfte der gewonnenen Angaben begrenzt wird. Ein weiterer Nachteil des angeführten zweiten Verfahrens ist eine kleine Meßempfindlichkeit für die Gewinnung von Merk malen im Bereich solcher Frequenzen, bei welchen der Ein fluß des Feldes von Wirbelströmen bedeutend sinkt, welche im Prüfwerkstoff in die Ausgangsspannung der Abtastspule induziert werden. Gewöhnlich handelt es sich um niedrige re Frequenzen als 10 Hz. Das Wirbelstromfeld, welches bei höheren Prüffrequenzen die Spannung der Abtastspule bedeu tend beeinflussen kann, ist außer durch Materialleitfähig keit auch durch die Materialoberflächenqualität bestimmt, was zur Verzerrung der Merkmale für die Charakterisierung des strukturmechanischen Zustands des Prüfwerkstoffs füh ren kann.The second group is represented by procedures, wel field to magnetize the test material exploit harmonic course of such intensity that the material is essentially part of its magnetization characteristic is magnetized. Changes are evaluated the amplitude and phase of the harmonic span voltage components, which together in the scanning coil hang with the change in the properties of the test material be induced. When testing ferromagnetic work substances are due to a non-linear magnetization characteristic in the spectrum of the induced voltage higher to observe harmonic components. As an example of the Realization of a use the second method mentioned the facility is the facility for determining the Machinability of ferromagnetic materials according to the Czechoslovak copyright certificate No. 2 45 114 mentioned. The device works in such a way that the ferromagneti cal material through an alternating magnetic field and the amplitudes and phases of the harmonic Voltage components measured by the deformed magnetic field was formed. The by the Meßvor values obtained are compared with known values of the fer Romagnetic etalon material compared. The above Process has the advantage over the previous one that the harmonic spectrum of the thus obtained NEN signal several features to characterize the Zu offers the level of the test material. The signal spectrum is however practically limited to four harmonic components The disadvantage of the mentioned procedure for the characters rization of the material condition is that all harmonic Components do not have to be informative and the pra xis shows that they are often interdependent gig, whereby the achievable number of features which roughly characterize the condition of the test material is limited to half of the information obtained. A Another disadvantage of the second method mentioned is a small measuring sensitivity for the extraction of Merk paint in the range of those frequencies at which the one flow of the field of eddy currents significantly decreases, which in the test material into the output voltage of the scanning coil be induced. Usually they are low re frequencies than 10 Hz. The eddy current field, which at higher test frequencies mean the voltage of the scanning coil tends to influence, except through material conductivity also determined by the material surface quality, resulting in the distortion of the characteristics for the characterization the structural mechanical condition of the test material can.

Die dritte Gruppe beinhaltet Verfahren, welche zur Magne tisierung des Prüfwerkstoffs ein veränderliches Feld nut zen, durch welches der Werkstoff beinahe in den Sätti gungsbereich magnetisiert wird. Ausgewertet werden bedeu tende Vertragspunkte und Größen aus der Hysteresekurve. Als Beispiel der Realisierung einer das dritte angeführte Verfahren nutzenden Einrichtung sei die Einrichtung für die magnetische Bestimmung mechanischer Eigenschaften fer romagnetischen Materials gemäß US-PS 35 86 963 erwähnt. Durch diese Einrichtung wird der Wert der Koerzitivkraft ermittelt, welche zur Bestimmung mechanischer Eigenschaf ten des Prüfwerkstoffs dient. Der Nachteil des angeführten dritten Verfahrens liegt in der Möglichkeit praktisch nur drei Merkmale zu gewinnen (die Koerzitivkraft, die Rema nenzinduktion und die durch die Hysteresekurve einge schlossene Fläche), welche den Zustand des Prüfwerkstoffs charakterisieren.The third group includes procedures related to the Magne tization of the test material zen, through which the material almost in the satti range is magnetized. To be evaluated meaning contract points and sizes from the hysteresis curve. As an example of the implementation of the third The facility using the procedure is the facility for the magnetic determination of mechanical properties Romagnetic material mentioned in US-PS 35 86 963. Through this facility, the value of the coercive force determines which to determine mechanical properties serves the test material. The disadvantage of the above The third method is practically only possible to gain three characteristics (the coercive force, the rema Induction and the by the hysteresis curve closed area), which indicates the condition of the test material characterize.

Die angeführten Nachteile werden in erheblichem Maße durch das erfindungsgemäße Verfahren zur zerstörungsfreien Er mittlung mehrerer Parameter der mechanischen Beschaffen heit metallischer Werkstoffe behoben, bei welchem der mag netische Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff gemessen wird, welcher im erregenden Magnetfeld mit periodisch ver änderlicher Intensität angeordnet wird, dessen Prinzip da rin besteht, daß die Periode der veränderlichen Intensität des erregenden Magnetfelds in n Intervalle aufgeteilt wird, wobei n<1, und einem jeden Intervall eine bestimmte Intensitätsgröße des erregenden Magnetfelds zugeordnet wird, wodurch ein n-dimensionaler Vektor von Intensitäts werten des erregenden Magnetfelds gebildet wird, wobei der magnetische Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff in ein zelnen Periodeintervallen der veränderlichen Intensität des erregenden Magnetfelds abgetastet wird, und somit ein n-dimensionaler Vektor der Größen des magnetischen Induk tionsflusses durch den Prüfwerkstoff gebildet wird, wel cher gemeinsam mit dem n-dimensionalen Vektor der Intensi tätsgrößen des erregenden Magnetfelds den strukturmechani schen Zustand des Prüfwerkstoffs charakterisiert. Ein wei teres Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht da rin, daß der n-dimensionale Vektor der Intensitätswerte des erregenden Magnetfelds die erste Matrizenspalte bil det und der n-dimensionale Vektor der Werte des magneti schen Induktionsflusses durch den Prüfwerkstoff die zwei te Spalte der Matrize vom Typ (nx 2) bildet, deren Zei len die Punkt-Koordinaten in der Ebene repräsentieren, welche durch die Intensität des erregenden Magnetfelds und den magnetischen Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff bestimmt ist, mittels welcher eine geschlossene Kurve pa rametrisch dargestellt ist, die den strukturmechanischen Zustand des Prüfwerkstoffs durch n Angaben charakteri siert. Ein weiteres Prinzip des erfindungsgemäßen Verfah rens besteht darin, daß die Form der geschlossenen Kurve in der Ebene, welche durch die Intensität des erregenden Magnetfeldes und den magnetischen Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff bestimmt ist, mathematisch analysiert und mittels ihres Bildes dargestellt wird, welches den struk turmechanischen Zustand des Prüfwerkstoffs durch k<n An gaben charakterisiert. Ein weiteres Prinzip der Erfindung ist die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wel che das erregende Magnetfeld mit periodisch veränderlicher Intensität zur Magnetisierung des Prüfwerkstoffs bildet und somit den magnetischen Induktionsfluß durch den Prüf werkstoff hervorruft. Das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sie durch eine Spannungs quelle mit variabler Spannung gebildet ist, welche mit einem Leistungs-Spannung/Strom-Konverter verbunden ist, welcher an der Erregerspule angeschlossen ist und eine Abtastspule aufweist, deren Ausgänge an den mit dem Zähler verbundenen Spannung/Frequenz-Konverter angeschlossen sind. Der Zähler ist mittels eines Datenbusses mit dem Steuerrechner verschaltet, mit welchem auch über einen Datenbus die Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist. Der Steuerrechner ist über einen Steuer bus mit dem Generator der veränderlichen Spannung, mit dem Leistungs-Spannung/Strom-Konverter, mit dem Spannung/Fre quenz-Konverter und mit dem Zähler verschaltet. Ein wei teres Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sie eine Stromquelle zur Abgabe eines variablen Stroms aufweist, welche mit einem Strom-Leistungsverstär ker verbunden ist, der zur Erregerspule angeschlossen ist und durch eine Abtastspule gebildet ist, deren Ausgänge an den mit dem Zähler verbundenen Spannung/Frequenz-Konverter angeschlossen sind. Der Zähler ist mittels eines Datenbus ses mit dem Steuerrechner verschaltet, mit welchem auch mittels eines Datenbusses die Stromquelle variablen Stroms durchgeschaltet ist. Der Steuerrechner ist über den Steu erbus mit der Stromquelle mit variablem Strom mit dem Strom-Leistungsverstärker, mit dem Spannung/Frequenz- Konverter und mit dem Zähler verschaltet. Ein weiteres Prinzip der Erfindung besteht darin, daß die Einrichtung mit einem zwischen die Abtastspule und den Spannung/Fre quenz-Konverter geschalteten Verstärker versehen ist. The disadvantages mentioned are significantly the inventive method for non-destructive He determination of several parameters of mechanical procurement of metallic materials where the mag netic induction flow through the test material measured which, in the exciting magnetic field, periodically ver variable intensity is arranged, the principle of which is there rin exists that the period of variable intensity of the exciting magnetic field divided into n intervals , where n <1, and a specific one for each interval Assigned intensity size of the exciting magnetic field which creates an n-dimensional vector of intensity values of the exciting magnetic field is formed, the magnetic induction flux through the test material in one individual period intervals of variable intensity of the exciting magnetic field is scanned, and thus a n-dimensional vector of the sizes of the magnetic induc tion flow is formed by the test material, wel cher together with the n-dimensional vector of the intensi quantities of the exciting magnetic field the structural mechanics characterized the state of the test material. A white There is a principle of the method according to the invention rin that the n-dimensional vector of the intensity values of the exciting magnetic field the first matrix column bil det and the n-dimensional vector of the values of the magneti the induction flow through the test material te column of the matrix of type (nx 2) forms, the time len represent the point coordinates in the plane, which is determined by the intensity of the exciting magnetic field and the magnetic induction flow through the test material is determined by means of which a closed curve pa is represented rametrically, the structural mechanical Condition of the test material based on n specifications siert. Another principle of the method according to the invention rens is that the shape of the closed curve in the plane, which is caused by the intensity of the arousing Magnetic field and the magnetic induction flux through the Test material is determined, analyzed mathematically and is represented by her picture, which shows the structure mechanical state of the test material by k <n An characterized. Another principle of the invention is the facility for performing the procedure, wel che the exciting magnetic field with periodically changing Intensity for magnetization of the test material and thus the magnetic induction flux through the test material. The principle of the invention Setup is that they are powered by a voltage Source with variable voltage is formed, which with a power-voltage / current converter is connected, which is connected to the excitation coil and one Has sensing coil, the outputs of which with the counter connected voltage / frequency converter connected are. The counter is connected to the by means of a data bus Control computer interconnected, with which also via a Databus the voltage source with variable voltage connected is. The tax calculator is about a tax bus with the generator of variable voltage with which Power-voltage / current converter, with the voltage / fre quenz converter and connected to the counter. A white teres principle of the device according to the invention in that it is a power source for delivering a variable Has current, which with a current-power amplifier ker is connected, which is connected to the excitation coil and is formed by a scanning coil, the outputs of which the voltage / frequency converter connected to the meter are connected. The counter is by means of a data bus ses connected to the control computer, with which also the current source of variable current by means of a data bus is switched through. The tax calculator is about the tax erbus with the power source with variable current with the Current power amplifier with which voltage / frequency Converter and connected to the counter. Another one Principle of the invention is that the device with one between the sensing coil and the voltage / Fre quenz converter switched amplifier is provided.

Als das wirksamste Verfahren zur zerstörungsfreien Ermitt lung von Parametern der mechanischen Beschaffenheit metal lischer Werkstoffe durch elektromagnetische Methoden er weist sich ein derartiges Verfahren, welches von der Form beurteilung der Hysteresekurve des Prüfwerkstoffs ausgeht. Der Hysterese-Effekt gehört zu den allgemeinsten Naturer scheinungen. Durch dessen Studium ist es möglich, die the oretisch höchstmögliche Anzahl bedeutender Aufschlüsse über den Prüfwerkstoff zu gewinnen. Die Nutzung der magne tischen Hysterese ferromagnetischer Werkstoffe ermöglicht es, den strukturmechanischen Zustand des Prüfwerkstoffs zu erkennen, dessen Parameter bedeutend den Merkmalen ent sprechen, welche durch die Analyse der Hystereseerschei nung des Werkstoffs gewonnen wurden. Der Vorteil des vor gelegten Verfahrens zur zerstörungsfreien Ermittlung strukturmechanischen Zustands metallischer Werkstoffe be steht einerseits in einer vorteilhaften Abtastung des mag netischen Induktionsflusses durch den Prüfwerkstoff in Ab hängigkeit von den Veränderungen der veränderlichen Inten sität des erregenden Magnetfelds, andererseits in einer geeignet gewählten Darstellung der Meßgrößen durch eine geschlossene Kurve vom Typ der Hysteresekurve in der Ebe ne, welche durch die Intensität des erregenden Magnetfelds und den Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff bestimmt ist, und nicht zuletzt in der mathematischen Formanalyse dieser geschlossenen Kurve, deren Bildmerkmale den struk turmechanischen Zustand des Prüfwerkstoffs charakterisie ren. Durchgeführte numerische Experimente zeigen, daß durch die Formanalyse typischer Hysteresekurven, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnen wurden, es jetzt möglich ist, bis zu zwanzig numerisch bedeutende Merkmale zu erfassen. An konkreten Beispielen kann gezeigt werden, daß etwa die Hälfte von diesen numerisch bedeuten den Merkmalen zur Charakterisierung von Parametern des strukturmechanischen Zustands des Prüfwerkstoffs informa tiv bedeutend ist. Ein höherer Effekt des vorgelegten Ver fahrens zur zerstörungsfreien mehrparametrischen Ermitt lung strukturmechanischen Zustands metallischer Werkstoffe besteht dann im Gewinnen etwa der doppelten Anzahl er reichbarer Merkmale im Vergleich mit den bisher bekannten Verfahren.As the most effective method of non-destructive investigation development of parameters of mechanical properties metal materials by electromagnetic methods shows such a method, which of the form assessment of the hysteresis curve of the test material. The hysteresis effect is one of the most general natures apparitions. By studying it, it is possible to study the Theoretically the highest possible number of significant outcrops to win over the test material. The use of the magne table hysteresis of ferromagnetic materials the structural mechanical condition of the test material recognize, whose parameters correspond significantly to the characteristics speak, which by analyzing the hysteresis material. The advantage of before method for non-destructive determination structural mechanical state of metallic materials be stands on the one hand in an advantageous sampling of the mag netic induction flow through the test material in Ab dependence on the changes in the changing intensities of the exciting magnetic field, on the other hand in one suitably chosen representation of the measured variables by a closed curve of the hysteresis curve type in the level ne, which is due to the intensity of the exciting magnetic field and determines the induction flow through the test material and last but not least in mathematical form analysis this closed curve, the image features of which structure mechanical state of the test material Ren. Numerical experiments carried out show that by the shape analysis of typical hysteresis curves, which were obtained by means of the method according to the invention, it is now possible to have up to twenty numerically significant To record characteristics. It can be shown with concrete examples that about half of these mean numerically the characteristics for the characterization of parameters of the structural mechanical state of the test material informa tiv is significant. A higher effect of the submitted ver driving to non-destructive multi-parameter detection structural mechanical state of metallic materials then consists in winning about twice the number achievable features in comparison with the previously known Method.

In den Zeichnungen sind zwei Beispiele der Anordnung für die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawings are two examples of the arrangement for the device for performing the invention The procedure is shown schematically. Show it:

Fig. 1 eine derartige Anordnung mit einer Spannungsquelle variabler Spannung, die mit einem Leistungs-Span nung/Strom-Konverter verschaltet ist; Figure 1 shows such an arrangement with a voltage source of variable voltage, which is connected to a power-voltage / current converter.

Fig. 2 eine Anordnung, welche eine mit einem Strom-Lei stungsverstärker verbundene Stromquelle mit vari ablem Strom enthält, und Fig. 2 shows an arrangement which contains a power source connected to a current power amplifier with variable current, and

Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante einer Einrichtung mit einem Verstärker. Fig. 3 shows another embodiment of a device with an amplifier.

Die Konzeption einer Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens zur zerstörungsfreien mehrparametrischen Ermitt lung strukturmechanischen Zustands metallischer Werkstoffe gemäß der Erfindung besteht darin, daß aus den bekannten Zeitverlaufwerten des Induktionsflusses durch den Prüf werkstoff 4, welche in genau definierten Punkten des Zeit verlaufs des Magnetisierungsstroms bestimmt sind, eine pa rametrisch ausgedrückte Funktion gewonnen wird, welche der Hysteresekurve entspricht. Das Hauptgewicht wird auf eine hohe Reproduzierbarkeit der Meßdaten bei maximaler Meßem pfindlichkeit gelegt. Die Einrichtung dient zur Bildung des erregenden Magnetfelds und zum Abtasten des magneti schen Induktionsflusses durch den Prüfwerkstoff 4. Der periodische Zeitverlauf des erregenden Magnetfeldes und seine Frequenz sind durch den Generator 1 der variablen Spannung bestimmt. Bestandteil dieses Generators 1 der variablen Spannung ist u.a. der Zahlenwert/Spannung-Kon verter und der elektronische Speicher, in welchem n Zah lenwerte gespeichert sind, die den Verlauf der Periode der variablen Spannung approximieren. Die Zahlenwerte der Ap proximation repräsentieren einen n-dimensionalen Vektor der Werte der Intensität des erregenden Magnetfelds, mul tipliziert durch eine Konstante, welche durch die Ausfüh rung des Generators 1 der variablen Spannung des Lei stungs/Spannung-Strom-Konverters 2 und der Erregerspule 3 gegeben ist. Durch die verwendete Speichergröße ist die Anzahl der Zahlenwerte zur Approximation des erforderli chen Feldzeitverlaufs bestimmt. Stufenweise und zyklische Zuleitung approximativer Werte aus dem Speicher auf den Zahlenwert/Spannung-Konverter wird durch genaue Uhrimpulse geregelt und somit die erforderliche Frequenz- und Ampli tudenstabilität der Ausgangsspannung des Generators 1 der variablen Spannung erreicht. Bei einem realisierten Ein richtungsmuster wurde der Dreieck-Spannungsverlauf ge nutzt, die Frequenz war im Bereich von 0,2 Hz bis 20 Hz einstellbar. Der Leistungs-Spannung/Strom-Konverter 2 dient zur Gewinnung erforderlicher Stromwerte für die Speisung der Erregerspule 3, welche die Magnetisierung des Prüfwerkstoffs 4 sichert. Der Maximalwert des Erreger stroms wird so gewählt, um für einen gegebenen geprüften ferromagnetischen Werkstoff und vorgegebene Abmessungen der Erregerspule 3 eine solche Intensität des Magnetfeldes zu erreichen, mit der das Material zum Anfang des Sätti gungsbereichs magnetisiert wird. Bei der Realisierung wur de der Prüfwerkstoff 4 in der Form einer Stange verwendet und die Erregerspule 3 wurde mittels eines Systems ange ordneter zylindrischer Spulen gebildet, damit im Mittel teil des Prüfwerkstoffs 4 ein annähernd homogenes Magnet feld gebildet wird, in welchem die Abtastspule 5 unter gebracht wurde. Die Ausgangsspannung der Abtastspule 5 ist dem Spannung/Frequenz-Konverter 6 zugeleitet. Der mag netische Induktionsfluß durch den Prüfwerkstoff 4 ist durch das Zeitintegral der Spannung der Abtastspule 5 ge geben. Die digitale Integration wird durch den Spannung/ Frequenz-Konverter 6 in der Schaltverbindung mit dem Zäh ler 7 gesichert. Die Zahlenwerte des Induktionsfluß- Zeitverlaufs durch den Prüfwerkstoff 4 werden durch syn chrones Ablesen des Zustands am Zähler 7 durch den Steu errechner 8 mittels Datenbus 9 gewonnen. Synchronisiertes Ablesen wird durch die Verschaltung des Generators 1 der variablen Spannung mit dem Steuerrechner 8 durch den Da tenbus 9 gesichert. Bei der realisierten Ausführungsform der Einrichtung wurde die Zeitverlaufabtastung des In duktionsflusses durch den Prüfwerkstoff 4 250-mal während der Periode des Magnetisierungsstroms gewählt. Die Fre quenz- und Amplitudeneinstellung des erregenden Magnet felds wird vom Steuerrechner 8 mittels Steuerbus 10 und Datenbus 9 durchgeführt. Das Steuerprogramm ermöglicht es, die Anzahl abgetasteter Perioden des magnetischen Induk tionsflusses zu wählen und den Betriebszustand der An fangsmagnetisierung des Prüfwerkstoffs 4 einzustellen.The concept of a device for carrying out the method for the non-destructive multi-parametric determination of the structural mechanical state of metallic materials according to the invention is that from the known time course values of the induction flow through the test material 4 , which are determined at precisely defined points over time of the magnetizing current, a parametrically expressed function is obtained which corresponds to the hysteresis curve. The main emphasis is placed on a high reproducibility of the measurement data with maximum sensitivity. The device is used to form the exciting magnetic field and to sense the magnetic induction flux through the test material 4 . The periodic course of the exciting magnetic field and its frequency are determined by the variable voltage generator 1 . Part of this generator 1 of the variable voltage is, inter alia, the numerical value / voltage converter and the electronic memory in which n numerical values are stored which approximate the course of the period of the variable voltage. The numerical values of the approximation represent an n-dimensional vector of the values of the intensity of the exciting magnetic field, multiplied by a constant which is determined by the execution of the generator 1 of the variable voltage of the power / voltage-current converter 2 and the excitation coil 3 given is. The number of numerical values for approximating the required field time profile is determined by the memory size used. Gradual and cyclical supply of approximate values from the memory to the numerical value / voltage converter is regulated by precise clock pulses and thus the required frequency and amplitude stability of the output voltage of the generator 1 of the variable voltage is achieved. The triangular voltage curve was used in a realized one-way pattern; the frequency was adjustable in the range from 0.2 Hz to 20 Hz. The power-voltage / current converter 2 is used to obtain the necessary current values for feeding the excitation coil 3 , which ensures the magnetization of the test material 4 . The maximum value of the excitation current is chosen in order to achieve such an intensity of the magnetic field for a given tested ferromagnetic material and given dimensions of the excitation coil 3 that the material is magnetized at the beginning of the saturation range. In the implementation, the test material 4 was used in the form of a rod and the excitation coil 3 was formed by means of a system of arranged cylindrical coils, so that an approximately homogeneous magnetic field is formed in the middle part of the test material 4 , in which the scanning coil 5 is accommodated has been. The output voltage of the scanning coil 5 is fed to the voltage / frequency converter 6 . The mag netic induction flow through the test material 4 is ge by the time integral of the voltage of the sensing coil 5 . The digital integration is ensured by the voltage / frequency converter 6 in the circuit connection with the counter 7 . The numerical values of the induction flow over time through the test material 4 are obtained by synchronous reading of the state on the counter 7 by the control computer 8 by means of the data bus 9 . Synchronized reading is secured by the interconnection of the generator 1 of the variable voltage with the control computer 8 through the data bus 9 . In the implemented embodiment of the device, the time course sampling of the induction flow through the test material 4 was chosen 250 times during the period of the magnetizing current. The frequency and amplitude setting of the exciting magnetic field is carried out by the control computer 8 by means of control bus 10 and data bus 9 . The control program makes it possible to select the number of sampled periods of the magnetic induction flux and to set the operating state of the initial magnetization of the test material 4 .

Eine andere mögliche Ausführung der Einrichtung zur Bil dung des erregenden Magnetfelds und zum Abtasten des mag netischen Induktionsflusses durch den Prüfwerkstoff 4 ist in Fig. 2 wiedergegeben. Von der in Fig. 1 dargestellten Einrichtungsausführung unterscheidet sich diese dadurch, daß anstatt der Spannungsquelle 1 eine Stromquelle 11 mit variablem Strom verwendet wird. In diesem Falle ist Be standteil der Stromquelle 11 u.a. der Zahlenwert/Strom- Konverter sowie elektronischer Speicher. Sodann wird zur Gewinnung des erforderlichen Stroms zur Speisung der Er regerspule 3 der Spannung/Strom-Konverter 2 verwendet.Another possible embodiment of the device for forming the exciting magnetic field and for sensing the magnetic induction flow through the test material 4 is shown in FIG. 2. This differs from the device embodiment shown in FIG. 1 in that a current source 11 with variable current is used instead of the voltage source 1 . In this case, part of the current source 11 is, among others, the numerical value / current converter and electronic memory. Then the voltage / current converter 2 is used to obtain the necessary current for feeding the He coil 3 .

In der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Einrichtung mit einem Verstärker 13 versehen, welcher zwi schen die Abtastspule 5 und den Spannung/Frequenz-Konver ter 6 eingeschaltet ist. Durch den Verstärker 13 wird der Ausgangssignalpegel der Abtastspule 5 je nach Empfindlich keit des verwendeten Spannung/Frequenz-Konverters 6 gere gelt.In the embodiment shown in FIG. 3, the device is provided with an amplifier 13 , which is between the scanning coil 5 and the voltage / frequency converter 6 is switched on. Through the amplifier 13 , the output signal level of the sensing coil 5 is regulated depending on the sensitivity of the voltage / frequency converter 6 used.

Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung kom men in der Materialforschung und bei der Entwicklung neuer Konstruktionswerkstoffe für die Bewertung von Änderungen strukturmechanischen Zustands von Prüfkörpern zur Anwen dung. Insbesondere gleichlaufende zerstörungsfreie mehrpa rametrische Ermittlung von Werkstoffkennwerten im Verlauf statischer oder dynamischer Belastungsprüfungen trägt zur Gewinnung bedeutender Werkstoffwerte bei, welche durch Standardverfahren nicht feststellbar sind. Ferner kommt das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung bei der Qualitätsbewertung von Halbzeug- und Bestandteilwerk stoffen im Verlauf des Produktionszyklus zur Anwendung. Seine Anwendung wird es ermöglichen, die Forderungen sei tens der Normen, Abnahmebedingungen sowie Ausnutzungsan forderungen auf die Maschinen und Einrichtungen zu sichern. The method and the device according to the invention men in materials research and developing new ones Construction materials for the assessment of changes structural mechanical condition of test specimens for use dung. In particular, concurrent, non-destructive Mehrpa Rametric determination of material parameters during the course static or dynamic load tests helps Obtaining significant material values, which through Standard procedures cannot be determined. Further comes the method and the device according to the invention the quality assessment of semi-finished and constituent plants substances used in the course of the production cycle. Its application will allow claims to be made standards, acceptance conditions and exploitation to secure demands on the machines and equipment.

Im allgemeinen kann das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Einrichtung als ein Automatisierungselement zweckmä ßig genutzt werden.In general, the inventive method can as well the device as an automation element expedient be used extensively.

Claims

1. A method for the non-destructive determination of several parameters of the mechanical nature of metallic materials, in which the magnetic induction flux through the test material is measured, which is arranged in the exciting magnetic field with periodically changing intensity, characterized in that the period of the variable intensity of the exciting Magnetic field is divided into n intervals, where n <1, and each interval a certain intensity of the exciting magnetic field is predetermined, where an n-dimensional vector of intensity values of the exciting magnetic field is formed, and the magnetic induction flow through the test material is sampled in a single periodic interval of the variable intensity of the exciting magnetic field and thus an n-dimensional vector of the values of the magnetic induction flux is formed by the test material, which together with the n-dimensional vector of the intensity value e of the exciting magnetic field characterizes the mechanical properties of the test material.

2. The method according to claim 1, characterized, that the n-dimensional vector of the intensity values of the exciting magnetic field forms the first die column and the n-dimensional vector of the values of the magneti the induction flow through the test material second column of the matrix of type (nx 2) forms whose Lines represent the point coordinates in the plane ren, which by the intensity of the exciting magnet fields and the magnetic induction flux through the Test material is determined, by means of which a ge closed curve is shown parametrically, which the mechanical quality of the test material by n Characterized information.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the shape of the closed curve in the plane, which by the intensity of the exciting magnetic field and the magnetic induction flow through the test unit material is determined, analyzed mathematically and by means of of their picture, which is the mechanical one Condition of the test material through k <n information characterized.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, which generates the exciting magnetic field with periodically variable intensity for magnetizing the test material and thus causes the magnetic induction flow through the test material, characterized by a voltage generator ( 1 ) supplies variable voltage and is connected to a power-voltage / current converter ( 2 ) which is connected to the excitation coil ( 3 ) and has a sensing coil ( 5 ), the outputs of which are connected to the voltage ( 7 ) connected to the counter ( 7 ) / Frequency converter ( 6 ) are connected, which is connected via a data bus ( 9 ) to the control computer ( 8 ), to which the generator ( 1 ) of variable voltage is also connected via a data bus ( 9 ), the control computer ( 8 ) via the control bus ( 10 ) with the voltage generator ( 1 ) which supplies a variable voltage, with the power-voltage / current converter he ( 2 ), with the voltage / frequency converter ( 6 ) and with the counter ( 7 ) is connected.

5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, which generates the exciting magnetic field with periodically variable intensity for magnetizing the test material and thus causes the magnetic induction flow through the test material, characterized by a current source ( 11 ) Provides current of variable strength, which is connected to a current power amplifier ( 12 ), which is ruled out to the excitation coil ( 3 ) and has a sensing coil ( 5 ), the outputs of which are connected to the voltage / frequency connected to the counter ( 7 ) -Converter ( 6 ) are connected, which is connected via a data bus ( 9 ) to the control computer ( 8 ), to which the power source ( 11 ) is also connected via the data bus ( 9 ), the control computer ( 8 ) being connected to the control computer ( 8 ) a control bus ( 10 ) with the current source ( 11 ) with the current power amplifier ( 12 ), with the voltage / frequency converter ( 6 ) and with the counter ( 7 ) ve r is switched.

6. Device according to claim 4 and 5, characterized by an amplifier ( 13 ) connected between the scanning coil ( 5 ) and the voltage / frequency converter ( 6 ).