RU1795360C

RU1795360C - Converter of magnetic fields for non-destructive testing of ferromagnetic articles

Info

Publication number: RU1795360C
Application number: SU904867842A
Authority: RU
Inventors: Васих Хамматович Ясовеев; Роберт Юнусович Мукаев; Алексей Алексеевич Абакумов; Сергей Николаевич Вершинин
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле ферромагнитных материалов и изделий. Цель изобретени - повышение достоверности контрол - достигаетс за счет того, что преобразователь магнитных полей, содержащий блок 1 намагничивани , магнито- чувствительный узел, соединенные последовательно усилитель 11, амплитудный детектор 13 и блок 15 пам ти, видеоконтрольный блок 19 и блок 20 управлени , первый выход которого подключен к блоку 15 пам ти, второй выход- к видеоконтрольному блоку 19, снабжен генератором 10 импульсов , последовательно соединенным вторым усилителем 12, вторым амплитудным детектором 14, вторым блоком пам ти 16, сумматором 17 и видеоусилителем 18, магниточувствительный узел выполнен в виде двух параллельных волноводов 3, 4 из немагнитного материала с установленными на них вдоль образующих в шахматном пор дке дискретными магнитострикционны- ми элементами 21, охватывающих их обмоток 6, 7 опроса и сигнальных обмоток 8, 9, двух демпферов 5, установленных на торцах волноводов 3,4, сигнальные обмотки 8, 9 с соответствующими магнитострикци- онными элементами расположены на одинаковом рассто нии от одного из демпферов 5 и соединены соответственно со входами усилителей 11, 12, обмотки 6, 7 опроса соединены последовательно и подключены к выходу генератора 10, вход которого соединен с третьим выходом блока 20 управлени , выход блока 15 пам ти подключен к второму входу сумматора 17, четвертый выход блока 20 управлени соединен с блоком 16 пам ти, а усилители 11,12 выполнены в виде усилителей-формирователей. 2 ил. ел с VJ о ел СА) о оThe invention relates to a control and measuring technique and can be used for non-destructive testing of ferromagnetic materials and products. The purpose of the invention is to increase the reliability of control is achieved due to the fact that the magnetic field transducer comprising a magnetization unit 1, a magnetically sensitive assembly connected in series with an amplifier 11, an amplitude detector 13 and a memory unit 15, a video monitoring unit 19 and a control unit 20, is the first the output of which is connected to the memory unit 15, the second output to the video control unit 19, is equipped with a pulse generator 10, connected in series with a second amplifier 12, a second amplitude detector 14, and a second memory unit 16 , by an adder 17 and a video amplifier 18, the magnetosensitive assembly is made in the form of two parallel waveguides 3, 4 of non-magnetic material with discrete magnetostrictive elements 21 covering them in a checkerboard pattern, covering their polling windings 6, 7 and signal windings 8, 9, two dampers 5 mounted on the ends of the waveguides 3,4, the signal windings 8, 9 with the corresponding magnetostrictive elements are located at the same distance from one of the dampers 5 and are connected respectively to the input The amplifiers 11, 12, the polling windings 6, 7 are connected in series and connected to the output of the generator 10, the input of which is connected to the third output of the control unit 20, the output of the memory unit 15 is connected to the second input of the adder 17, the fourth output of the control unit 20 is connected to the unit 16 memories, and amplifiers 11,12 are made in the form of amplifiers-shapers. 2 ill. ate with VJ o e CA) o o

Description

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при дефектоскопическом контроле ферромагнитных материалов и изделий.The invention relates to the field of instrumentation and can be used for inspection of ferromagnetic materials and products.

Известен магнитострикционный преобразователь перемещение- код, содержащий волновод из магнитострикционного материала.Known magnetostrictive displacement transducer-code, containing a waveguide of magnetostrictive material.

посто нный магнит, св занный с объектом перемещени , опрашивающую обмотку, распределенную по всей длине волновода, выходную обмотку, преобразователь временного интервала в цифровой код, состо щий из счетчика и генератора импульсов.a permanent magnet associated with the object of displacement, interrogating a winding distributed along the entire length of the waveguide, an output winding, a time interval converter into a digital code consisting of a counter and a pulse generator.

Известен также твердотелый преобразователь магнитных полей, содержащийAlso known solid state magnetic field transducer containing

блок намагничивани , магниточувствитель- ный узел, соединенные последовательно избирательный усилитель, амплитудный селектор , блок пам ти, видеоконтрольный блок и блок разверток, выходы которого подключены к магниточувствительному узлу , блоку пам ти и видеоконтрольному блоку. Магниточувствительный узел такого преобразовател выполнен в виде линейки одностержневых феррозондов, каждый из которых содержит намагничивающую и измерительную обмотку, конденсаторы , включенные параллельно выходу последовательно соединенных измерительных обмоток и ключей тока, число которых равно числу одностержневых феррозондов и подключенных к соответствующим намагничивающим обмоткам.magnetization unit, magnetosensitive unit, series-connected selective amplifier, amplitude selector, memory unit, video control unit and scan unit, the outputs of which are connected to the magnetically sensitive unit, memory unit and video control unit. The magnetosensitive assembly of such a transducer is made in the form of a line of single-core flux probes, each of which contains a magnetizing and measuring winding, capacitors connected in parallel to the output of series-connected measuring windings and current keys, the number of which is equal to the number of single-rod flux probes and connected to the corresponding magnetizing windings.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству вл етс преобразователь перемещени в код, содержащий подвижный магнит, установленный вдоль образующей волновода, выполненный из немагнитной подложки, на которой установлены дискретные магнито- стрикционные элементы, распределенные вдоль образующей волновода, сигнальную обмотку и распределенную вдоль него обмотку опроса, соединенную с выходом генератора импульсов, блок селекции импульсов, на концах волновода установлены демпферы, выход генератора импульсов соединен с входом сброса счетчика, выход сигнальной обмотки подключен к усилителю .The closest in technical essence to the claimed device is a displacement transducer to code containing a movable magnet mounted along the waveguide generatrix made of a non-magnetic substrate on which discrete magnetostrictive elements are distributed distributed along the waveguide generatrix, the signal winding and distributed along a polling winding connected to the output of the pulse generator, a pulse selection unit, dampers are installed at the ends of the waveguide, the output of the pulse generator is connected Inen with counter reset input, the signal winding output is connected to an amplifier.

Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол ,The aim of the invention is to increase the reliability of control,

Поставленна цель достигаетс тем, что в данный преобразователь магнитных полей , содержащий блок намагничивани , магниточувствительный узел, соединенные последовательно усилитель, амплитудный детектор и блок пам ти, видеоконтрольный блок и блок управлени , первый вход которого подключен к блоку пам ти, второй вьи ход - к видеоконтрольному блоку, введен генератор импульсов и последовательно соединенные второй усилитель, второй амплитудный детектор, второй блок пам ти, сумматор и видеоусилитель, магниточувствительный узел выполнен в виде двух парал- лельных волноводов из немагнитного материала с установленными на них вдоль образующих в шахматном пор дке дискретными магнитострикционными элементами, охватывающих их обмоток опроса и сигнальных обмоток, двух демпферов, установленных на торцах волноводов, сигнальные обмотки с соответствующими магнитострикционными элементами расположены на одинаковом рассто нии от одного из демпферов и соединены соответственно со входами первого и второго усилителей, обмотки опроса соединены последовательно и подключены к выходу генератора импульсов , вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , выход первого блока пам ти подключен ко второму входуThis goal is achieved by the fact that in this magnetic field transducer comprising a magnetization unit, a magnetosensitive unit, an amplifier, an amplitude detector and a memory unit connected in series, a video control unit and a control unit, the first input of which is connected to the memory unit, the second input is connected to the video monitoring unit, a pulse generator and a second amplifier, a second amplitude detector, a second memory unit, an adder and a video amplifier, a magnetically sensitive unit are made in series in the form of two parallel waveguides of non-magnetic material with discrete magnetostrictive elements installed along them in a checkerboard pattern, covering their interrogation windings and signal windings, two dampers mounted on the ends of the waveguides, the signal windings with the corresponding magnetostrictive elements are located at the same distance from one of the dampers and are connected respectively to the inputs of the first and second amplifiers, the polling windings are connected in series and connected to the outputs row pulse generator whose input is connected to the third output of the control unit, a memory connected to the output of the first block to the second input

сумматора, четвертый выход блока управлени соединен со вторым входом блока пам ти, а усилители выполнены в виде усилителей-формирователей импульсов считывани .the adder, the fourth output of the control unit is connected to the second input of the memory unit, and the amplifiers are made in the form of amplifiers-shapers of read pulses.

5 На фиг.1 представлена функциональна схема преобразовател , на фиг,2 - диаграмма импульсов считывани .5 Fig. 1 is a functional diagram of a converter; Fig. 2 is a diagram of read pulses.

Преобразователь включает в себ намагничивающее устройство 1 (электромаг0 нит), объект 2 контрол , параллельно размещенные волноводы 3, 4 из немагнитного материала в виде ленты или стержн . На концах волновода 3, 4 укреплены демпферы 5, 6. С волноводами 3, 4, электро5The converter includes a magnetizing device 1 (electromagnet), a control object 2, parallel waveguides 3, 4 of non-magnetic material in the form of a tape or a rod. At the ends of the waveguide 3, 4, dampers 5, 6 are strengthened. With waveguides 3, 4, electro5

магнитно св заны распределенные,magnetically coupled distributed

последовательно соединенные обмотки 6,7 опроса. У каждого волновода 3, 4 на одном конце вблизи демпфера 5 размещено по одной сигнальной обмотке 8,9. Концы обмотокseries-connected windings of 6.7 polls. Each waveguide 3, 4 at one end near the damper 5 has one signal winding 8.9. Winding ends

0 б, 7 подключены к генератору 10 импульсов, а концы обмоток 8, 9 - к входам соответствующих усилителей-формирователей 11, 12 импульсов считывани . Их входы подключены соответственно последовательно вклю5 ценным детекторам 13, 14, пропускающим положительные импульсы, блокам 15,16 пам ти , выполненным на основе сдвиговых регистров, блоку 17 суммировани , видеоусилителю 18 и видеоконтрольнрму устрой0 ству 19 (телевизору без антенн, канала звука и высокочастотных узлов). Блок 20 управлени соединен с вторыми входами генератора 10 импульсов, блоков 15, 16 пам ти, видеоконтрольного устройства 19 и пред5 ставл ет собой совокупность логических устройств , генераторов строчной и кадровой разверток, управл емых синхрогенерато- ром. С волноводами 3.4 механически жестко св заны дискретные мэгнитострикционные0 b, 7 are connected to the pulse generator 10, and the ends of the windings 8, 9 are connected to the inputs of the corresponding amplifiers-shapers 11, 12 of the read pulses. Their inputs are connected in series with 5 valuable detectors 13, 14 transmitting positive pulses, respectively, memory blocks 15.16 made on the basis of shift registers, summing block 17, video amplifier 18, and video monitoring device 19 (television without antennas, sound channel, and high-frequency units ) The control unit 20 is connected to the second inputs of the pulse generator 10, memory blocks 15, 16, video monitoring device 19, and 5 is a combination of logic devices, line and frame scan generators controlled by a sync generator. The waveguides 3.4 are mechanically rigidly coupled to discrete magnetostrictive

0 элементы 21, которые размещены с определенным , посто нным шагом, причем элементы волновода 3 расположены в шахматном пор дке по отношению к элементам волновода 4,кроме того по одному элементу 21 располо5 жено под обмотками 8, 9. Элементы 21. размещенные под обмотками 8, 9, наход тс на одинаковом рассто нии от демпферов 5, т.е. не сдвинуты относительно друг друга.0 elements 21, which are placed with a certain, constant step, and the elements of the waveguide 3 are staggered relative to the elements of the waveguide 4, in addition, one element 21 is located under the windings 8, 9. Elements 21. placed under the windings 8 , 9 are at the same distance from the dampers 5, i.e. not shifted relative to each other.

Преобразователь работает следующим образом,The converter works as follows,

Намагничивающее устройство 1 создает в обмотке 2 контрол магнитное поле, в результате чего у его поверхности возникает магнитный рельеф, коррелирующий с внутренней структурой объекта 2 контрол . 5 В режиме считывани и преобразовани в последовательно соединенные обмотки б, 7 от генератора 10 импульсов, управл емого блоком 20 управлени , подаетс импульс, который возбуждает магнитное поле в об- 10 мотках б, 7. В силу пр мого магнитострик- ционного эффекта под действием этого магнитного пол в элементах 21 будут формироватьс импульсы, которые, благодар жесткой механической св зи элементов 21 15 с волноводами 3, 4 будут по ним распростран тьс . Чередование пол рности полуволн в сигнальных обмотках 8, 9 в силу обратного магнитострикционного эффекта будет зависеть от того, измен етс ли ин- 20 дукци в элементе 21 от меньших значений к большим (когда на элемент 21 не действует внешнее магнитное поле) или наоборот (при вли нии внешнего магнитного пол , коррелирующего с внутренней структурой 25 объекта 2 контрол , когда элемент 21 имеет некоторое значение магнитной индукции, близкое к максимальной).The magnetizing device 1 creates a magnetic field in the control winding 2, as a result of which a magnetic relief appears on its surface that correlates with the internal structure of the control object 2. 5 In the read mode and conversion to serially connected windings b, 7 from the pulse generator 10 controlled by the control unit 20, a pulse is generated that excites a magnetic field in the 10 windings b, 7. Due to the direct magnetostrictive effect under the action Of this magnetic field, pulses will form in the elements 21, which, due to the rigid mechanical coupling of the elements 21 to 15 with the waveguides 3, 4, will propagate through them. The alternation of the half-wave polarity in the signal windings 8, 9 due to the inverse magnetostrictive effect will depend on whether the induction in the element 20 changes from smaller to larger values (when the external magnetic field does not act on element 21) or vice versa (at the influence of an external magnetic field correlating with the internal structure 25 of the control object 2 when element 21 has a certain magnetic induction value close to maximum).

Так, например, в элементах, наход щихс под действием только пол возбуж- 30 дени , последовательность полуволн смен етс от плюса к минусу, а в элементах, наход щихс под действием внешнего пол и пол возбуждени , последовательность чередовани полуволн будет мен тьс от 35 минуса к плюсу. Импульсы считывани , усиленные и нормализованные в усилител х-формировател х 11, 12 импульсов считывани имеют вид, представленный на фиг.2 (а, б). Высокочастотные сигналы, со- 40 сто щие из этих импульсов, поступают на вход амплитудных детекторов 13, 14, детектируютс ими (путем отсечени импульсов отрицательной пол рности, несущих информацию о расположении и ширине де- 45 фекта) и далее записываютс в блоках 15,16 пам ти. Волноводы перемещаютс вдольSo, for example, in elements under the action of only the excitation field, the half-wave sequence changes from plus to minus, and in elements under the influence of the external field and the excitation field, the sequence of alternating half-waves will change from 35 minus to the plus. The read pulses amplified and normalized in the amplifier of the x-shapers 11, 12 read pulses have the form shown in Fig. 2 (a, b). High-frequency signals consisting of these pulses are fed to the input of the amplitude detectors 13, 14, detected by them (by cutting off pulses of negative polarity carrying information about the location and width of the defect 45) and then recorded in blocks 15.16 in memory. Waveguides moving along

поверхности обьекта контрол в направлении , перпендикул рном их длине с шагом, равным либо ширине одного волновода, либо выбранным произвольно. Причем перемещение осуществл етс по мере записи всех данных в блоки 15, 16 пам ти при одном цикле измерени (цикл измерени включает в себ один запуск генератора 10 импульсов и считывани всех импульсов, возникающих при этом в волноводах 3. 4). Затем по сигналу с блока 20 управлени информаци , накопленна в блоках 15, 16 пам ти дл набора полного кадра изображени , считываетс с них, суммируетс попарно в блоке 17 суммировани и выдаетс через видеоусилитель 18 на экран видеоконтрольного устройства 19 в виде ркостной картины. На фиг.2 (б) показан видеосигнал, получающийс на выходе блока 17 суммировани . Одновременно управл ющее напр жение блока 20 управлени перемещает электронный луч по экрану видеоконтрольного устройства 19, в результате на нем образуетс изображение внутренней структуры обьекта 2 контрол . Блоки пам ти 15, 16 организованы таким образом, что блок 17 суммировани по сигналу с блока 20 управлени , после накоплени полного видеокадра , выдаютс синхронно данные с тех разр дов регистров, в которых зафиксированы результаты контрол одного и того же участка поверхности обьекта 2 контрол обоими волноводами 3, 4.the surface of the control object in a direction perpendicular to their length with a step equal to either the width of one waveguide or chosen arbitrarily. Moreover, the movement is carried out as all the data is written to the memory blocks 15, 16 during one measurement cycle (the measurement cycle includes one start of the pulse generator 10 and reading of all pulses that arise in the waveguides 3.4). Then, according to the signal from the control unit 20, the information accumulated in the memory blocks 15, 16 for acquiring a complete image frame is read from them, summed in pairs in the summing unit 17 and is output through the video amplifier 18 to the screen of the video monitoring device 19 in the form of a brightness picture. Fig. 2 (b) shows the video signal obtained at the output of the summing unit 17. At the same time, the control voltage of the control unit 20 moves the electron beam across the screen of the video control device 19, as a result, an image of the internal structure of the control object 2 is formed on it. The memory blocks 15, 16 are organized in such a way that the summing block 17 from the control unit 20, after the accumulation of the full video frame, synchronously outputs data from the bits of the registers in which the results of monitoring the same surface area of the object 2 are recorded by both waveguides 3, 4.

Использование двух параллельно расположенных волноводов обусловлено повы- шением точности и достоверности преобразовател , т.е. магнитные элементы 21 нанесены на волноводы 3, 4 дискретно, с некоторым шагом.The use of two parallel waveguides is due to an increase in the accuracy and reliability of the converter, i.e. magnetic elements 21 are applied to the waveguides 3, 4 discretely, with a certain step.

Если в данном преобразователе убрать намагничивающее устройство, а между волноводами разместить подвижный посто нный магнит, то получитс преобразователь перемещени , на экране видеоконтрольного устройства которого можно наблюдать линейные перемещени обьекта, св занного с подвижным посто нным магнитом.If a magnetizing device is removed in this transducer and a movable permanent magnet is placed between the waveguides, a displacement transducer will be obtained, on the screen of the video monitoring device of which linear movements of the object associated with the movable permanent magnet can be observed.

Claims

The claims

A magnetic field transducer for inspection of ferromagnetic products, comprising a magnetization unit, a magnetically sensitive assembly connected in series with an amplifier,

an amplitude detector and a memory unit, a video control unit and a control unit, the first output of which is connected to the memory unit, the second output is to the video control unit, characterized in that, in order to increase the reliability of the control, it is equipped with a pulse generator and a second connected in series an amplifier, a second amplitude detector, a second memory unit, an adder and a video amplifier, the magnetosensitive assembly is made in the form of two parallel waveguides of non-magnetic material with a shape installed on them along their staggered discrete magnetostrictive elements covering their interrogation coils and signal coils, two dampers mounted on the ends of the waveguides with respective signal coil Magnetostrictive

my elements are located at the same distance from one of the dampers and are connected respectively to the inputs of the first and second amplifiers, the polling windings are connected in series and connected to the output of the pulse generator, the input of which is connected to the third output of the control unit, the output of the first memory unit is connected to the second input the adder, the fourth output of the control unit is connected to the second memory unit, and the amplifiers are made in the form of amplifiers-drivers of read pulses.

Figure 1

Thebes. 2