RU2193190C2

RU2193190C2 - Fault detecting magnetometer

Info

Publication number: RU2193190C2
Application number: RU2000120504A
Authority: RU
Inventors: А.С. Бакунов; В.П. Курозаев; В.Ф. Мужицкий; А.А. Самокрутов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР"
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-11-20

Abstract

FIELD: monitoring and measurement technology; various industries where measurement of inductance (intensity) of variable, constant or pulsed magnetic fields is required, check of modes of magnetizing in conducting magnetic-particle testing in particular. SUBSTANCE: device includes the following components connected in series: current source, Hall converter, amplifier, analog-to-digital converter, microprocessor unit and graphical display. Amplifier is provided with control input connected with microprocessor unit. Input of analog-to-digital converter is connected to amplifier output. EFFECT: enhanced reliability of monitoring magnetizing modes due to check of shape of magnetizing pulse. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения интенсивности магнитных полей или контроля уровня намагниченности деталей, в частности для контроля режимов намагничивания изделий при проведении магнитопорошковой дефектоскопии. The invention relates to a control and measuring technique, namely, devices for measuring the intensity of magnetic fields or monitoring the level of magnetization of parts, in particular for monitoring the magnetization of products during magnetic particle inspection.

Известны устройства для измерения индукции (напряженности) магнитных полей (см. "Gaussmeter - who can do without them?" -Magnetic-Physik News-No 18, 2000). Указанные устройства имеют цифровую индикацию измеряемой величины. Known devices for measuring the induction (intensity) of magnetic fields (see "Gaussmeter - who can do without them?" -Magnetic-Physik News-No 18, 2000). These devices have a digital indication of the measured value.

Недостатки таких устройств заключаются в ограничении их функциональных возможностей, так как, в основном, они измеряют только параметры постоянных магнитных полей, реже и дополнительно - переменных магнитных полей. В случае измерения параметров импульсных магнитных полей они измеряют только амплитуду импульса, вследствие чего отсутствует надежность контроля намагниченности изделия. Особенно это сказывается при магнитопорошковой дефектоскопии, для которой большое значение имеет не только контроль амплитуды намагничивающего импульса, но и контроль его формы и наличия обратного выброса на его спаде. The disadvantages of such devices are the limitation of their functionality, since, basically, they measure only the parameters of constant magnetic fields, less often and additionally - alternating magnetic fields. In the case of measuring the parameters of pulsed magnetic fields, they only measure the amplitude of the pulse, as a result of which there is no reliable control of the magnetization of the product. This is especially true for magnetic particle inspection, for which not only the control of the amplitude of the magnetizing impulse is of great importance, but also the control of its shape and the presence of a back-out on its decay.

Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению по совокупности признаков и принятым за прототип является "Устройство для определения намагниченности при магнитопорошковой дефектоскопии" (см. авт. свид. СССР 1325345, кл. G 01 N 27/84, 1987), включающее последовательно соединенные источник тока, преобразователь Холла и усилитель. The closest device to the claimed invention in terms of features and adopted as a prototype is a "Device for determining magnetization during magnetic particle inspection" (see ed. Certificate of the USSR 1325345, class G 01 N 27/84, 1987), including a series-connected current source , Hall converter and amplifier.

Однако оно также не позволяет контролировать форму намагничивающего импульса, что снижает надежность контроля режимов намагничивания при проведении магнитопорошковой дефектоскопии, т.к. при импульсном намагничивании изделий большая амплитуда импульса еще не гарантирует достаточность намагничивания. Это связано с тем, что, если в импульсе имеется обратный выброс, он произведет размагничивание детали и сделает процесс магнитопорошкового контроля недостоверным. However, it also does not allow to control the shape of the magnetizing pulse, which reduces the reliability of control of the magnetization modes during magnetic particle inspection, because with pulsed magnetization of products, a large pulse amplitude does not yet guarantee the sufficiency of magnetization. This is due to the fact that if there is a reverse surge in the pulse, it will demagnetize the part and make the magnetic particle inspection process unreliable.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности контроля режимов намагничивания при проведении магнитопорошковой дефектоскопии за счет возможности контроля формы намагничивающего импульса, что позволяет учесть степень влияния размагничивающего фактора. The present invention solves the problem of increasing the reliability of the control of magnetization modes during magnetic particle inspection due to the possibility of controlling the shape of the magnetizing pulse, which allows you to take into account the degree of influence of the demagnetizing factor.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что магнитометр, включающий последовательно соединенные источник тока, преобразователь Холла и усилитель, дополнительно содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорный блок и графический дисплей, усилитель имеет вход управления, соединенный с микропроцессорным блоком, а вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу усилителя, причем частота преобразования диалогового сигнала усилителя в цифровой код выбрана так, чтобы интервал между двумя преобразованиями был много меньше длительности магнитного импульса. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the magnetometer, including a series-connected current source, a Hall converter and an amplifier, further comprises a series-connected analog-to-digital converter, a microprocessor unit and a graphic display, the amplifier has a control input connected to the microprocessor unit, and the input an analog-to-digital converter is connected to the output of the amplifier, and the frequency of conversion of the dialogue signal of the amplifier into digital to d is selected so that the interval between two transformations was much less than the duration of the magnetic pulse.

Отличительные признаки позволяют, учитывая особенности магнитопорошковой дефектоскопии, реально повысить надежность контроля за счет осуществления как цифровой, так и графической обработки результатов измерений, что позволяет учесть наличие размагничивающего фактора в форме сигнала намагничивающего поля. Distinctive features allow, taking into account the peculiarities of magnetic particle inspection, to really increase the reliability of control by performing both digital and graphic processing of measurement results, which allows you to take into account the presence of a demagnetizing factor in the form of a magnetizing field signal.

Таким образом, каждый существенный признак сам по себе известен, но их совокупность представляет новизну качества, т.е. получено усовершенствование функциональной схемы устройства без значительного ее усложнения. Thus, each essential feature is known per se, but their combination represents the novelty of quality, i.e. An improvement of the functional diagram of the device without significant complication is obtained.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Магнитометр дефектоскопический включает последовательно соединенные источник 1 тока, преобразователь 2 Холла, усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь 4, микропроцессорный блок 5 и графический дисплей 6. Вход управления усилителя 3 соединен с микропроцессорным блоком 5. The flaw detector magnetometer includes a series-connected current source 1, Hall transducer 2, amplifier 3, analog-to-digital converter 4, microprocessor unit 5 and graphic display 6. The control input of amplifier 3 is connected to microprocessor unit 5.

Повышение надежности контроля обеспечивается за счет введения микропроцессорного блока и графического дисплея, что позволяет контролировать не только величину создаваемого намагничивающего поля, но и его форму, которая оказывает существенное влияние на выявление дефектов при магнитопорошковой дефектоскопии. Improving the reliability of control is provided by the introduction of a microprocessor unit and a graphic display, which allows you to control not only the magnitude of the created magnetizing field, but also its shape, which has a significant effect on the identification of defects during magnetic particle inspection.

Обработка информации построена на перепрограммируемых микросхемах, что позволяет, в случае необходимости, расширить функциональные возможности устройства. Information processing is built on reprogrammable microcircuits, which allows, if necessary, to expand the functionality of the device.

Магнитометр дефектоскопический работает следующим образом. Flaw detector magnetometer works as follows.

Источник 1 тока запитывает стабилизированным током преобразователь 2 Холла. Выходное напряжение преобразователя 2, пропорциональное индукции магнитного поля, проходящего через его кристалл, поступает на вход усилителя 3. Этот усилитель позволяет не только усилить сигнал преобразователя 2, но и скорректировать смещение начального напряжения преобразователя 2, а также выбрать оптимальную величину коэффициента усиления. Управляющие сигналы на усилитель подаются от микропроцессорного блока 5. Усиленное напряжение с выхода усилителя 3 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, где преобразуется в цифровой код, который затем передается в микропроцессорный блок 5 для дальнейшей обработки. Частота преобразования аналогового сигнала усилителя 3 в цифровой код выбрана так, чтобы интервал между двумя преобразованиями был много меньше длительности магнитного импульса. Это необходимо для точного измерения амплитуды измеряемого импульса магнитного поля, а также для графического представления формы намагничивающего поля на дисплее 6. Микропроцессорный блок 5 вырабатывает два сигнала управления усилителем 3. Один из них задает смещение выходного напряжения усилителя 3 для компенсации начального смещения выходного напряжения преобразователя 2 Холла так, чтобы в отсутствии магнитного поля в зоне преобразователя 2 выходное напряжение усилителя 3 соответствовало нулю. Второй управляющий сигнал управляет коэффициентом усиления усилителя 3 так, чтобы его выходное напряжение всегда находилось в динамическом диапазоне сигналов аналого-цифрового преобразователя 4. В зависимости от характера магнитного поля: постоянное, переменное или импульсное - микропроцессорный блок 5 осуществляет ту или иную обработку входного сигнала с целью вычисления измеряемой величины и передачи результата измерений на графический дисплей 6 для отображения результата в цифровом виде. Кроме того, микропроцессорный блок обеспечивает графическое отображение формы сигнала магнитного поля на графическом дисплее, что очень важно при контроле режимов намагничивания при проведении магнитопорошковой дефектоскопии. Так, при импульсном намагничивании высокая амплитуда импульса, измеренная известным магнитометром, еще не гарантирует достаточную намагниченность детали, так как на спаде импульса может быть отрицательный выброс, размагничивающий деталь. Таким образом, анализ информации, получаемый с графического дисплея, позволяет не только определить величину намагничивающего поля, но и, за счет функции графического режима отображения, его форму с необходимой точностью. The current source 1 feeds the stabilized current transducer 2 Hall. The output voltage of the transducer 2, proportional to the induction of the magnetic field passing through its crystal, is fed to the input of the amplifier 3. This amplifier allows not only to amplify the signal of the transducer 2, but also to correct the offset of the initial voltage of the transducer 2, as well as to choose the optimal value of the gain. The control signals are supplied to the amplifier from the microprocessor unit 5. The amplified voltage from the output of the amplifier 3 is fed to the input of an analog-to-digital converter 4, where it is converted into a digital code, which is then transmitted to the microprocessor unit 5 for further processing. The frequency of conversion of the analog signal of amplifier 3 into a digital code is chosen so that the interval between the two conversions is much less than the duration of the magnetic pulse. This is necessary for accurate measurement of the amplitude of the measured magnetic field pulse, as well as for a graphical representation of the shape of the magnetizing field on the display 6. Microprocessor unit 5 generates two control signals of the amplifier 3. One of them sets the bias of the output voltage of the amplifier 3 to compensate for the initial bias of the output voltage of the converter 2 Hall so that in the absence of a magnetic field in the area of the transducer 2, the output voltage of the amplifier 3 corresponds to zero. The second control signal controls the gain of the amplifier 3 so that its output voltage is always in the dynamic range of the signals of the analog-to-digital converter 4. Depending on the nature of the magnetic field: constant, variable or pulsed, the microprocessor unit 5 performs one or another processing of the input signal with the purpose of calculating the measured value and transmitting the measurement result to a graphic display 6 to display the result in digital form. In addition, the microprocessor unit provides a graphical display of the waveform of the magnetic field on a graphical display, which is very important when controlling magnetization modes during magnetic particle inspection. Thus, in pulsed magnetization, the high pulse amplitude measured by a known magnetometer does not yet guarantee sufficient magnetization of the part, since there can be a negative ejection on the pulse decay demagnetizing the part. Thus, the analysis of information obtained from the graphic display allows not only to determine the magnitude of the magnetizing field, but also, due to the function of the graphic display mode, its shape with the necessary accuracy.

Устройство при его осуществлении предназначено для использования в различных отраслях промышленности, конкретно там, где необходим магнитопорошковый контроль узлов и деталей. Для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано и изложено в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления. В настоящее время предлагаемое изобретение реализовано в магнитометре дефектоскопическом МФ-23ИМ, измеряющим индукцию (напряженность) постоянных, переменных и импульсных магнитных полей. The device during its implementation is intended for use in various industries, specifically where magnetic particle inspection of components and parts is necessary. For the claimed device in the form as it is described and set forth in the claims, the possibility of its implementation is confirmed. Currently, the present invention is implemented in a flaw detector magnetometer MF-23IM, measuring the induction (intensity) of constant, variable and pulsed magnetic fields.

Преимущество изобретения состоит в том, что возможность реализации измерения параметров магнитных полей любой формы значительно расширяет области промышленного применения, существенно повышает надежность контроля режимов намагничивания при проведении магнитопорошковой дефектоскопии; из уровня техники не известен механизм достижения результата, раскрытый в материалах заявки. The advantage of the invention lies in the fact that the possibility of measuring the parameters of magnetic fields of any shape significantly expands the field of industrial application, significantly increases the reliability of control of magnetization modes during magnetic particle inspection; the mechanism of achieving the result disclosed in the application materials is not known from the prior art.

Claims

A defectoscopic magnetometer comprising a series-connected current source, a Hall converter and an amplifier, characterized in that it further comprises an analog-to-digital converter, a microprocessor unit and a graphic display connected in series, the amplifier has a control input connected to the microprocessor unit and an analog-to-digital converter input connected to the output of the amplifier, and the frequency of conversion of the analog signal of the amplifier into a digital code is selected so that the interval between two I was much shorter by the duration of the magnetic pulse.