RU2195636C2 - Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method - Google Patents
Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2195636C2 RU2195636C2 RU2001106509A RU2001106509A RU2195636C2 RU 2195636 C2 RU2195636 C2 RU 2195636C2 RU 2001106509 A RU2001106509 A RU 2001106509A RU 2001106509 A RU2001106509 A RU 2001106509A RU 2195636 C2 RU2195636 C2 RU 2195636C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetization
- magnitude
- measurement
- magnetic circuit
- windings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области неразрушающих методов контроля, а именно к измерительной технике для определения механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов. Способ и устройство могут быть использованы для контроля за качеством производства сварочных работ, при проведении технического надзора за инженерными сооружениями и трубопроводами, в расследованиях причин различных техногенных аварий, связанных с разрушением металлических конструкций. The invention relates to the field of non-destructive testing methods, namely to a measuring technique for determining mechanical stresses in products made of ferromagnetic materials. The method and device can be used to control the quality of welding operations, during technical supervision of engineering structures and pipelines, in investigations of the causes of various technological accidents associated with the destruction of metal structures.
Известны способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления, где в способе преобразователь трансформаторного типа устанавливают на эталонный образец, изготовленный из того же материала, что и контролируемое изделие, ориентируют его на образце, ступенчато нагружают его в продольном направлении, намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях 0o и 45o, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания после каждой ступени нагружения, определяют градуировочный коэффициент, устанавливают преобразователь на контролируемое изделие, ориентируют намагничивание материала изделия в зоне действия преобразователя в направлениях 0o и 45o, причем намагничивание по направлениям осуществляют одновременно двумя переменными магнитными полями, различающимися по частоте и равными по напряженности, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания, по которому судят о величине интенсивности напряжения; а устройство содержит магнитоупругий преобразователь, выполненный в виде восьмилучевой центрально-симметричной крестовины, состоящей из П-образных магнитопроводов, расположенных под углами 0o, 45o, 90o, 135o, на полюсах которых расположены обмотки возбуждения и измерения, причем обмотки возбуждения расположены на магнитопроводах, находящихся под углом 0o и 45o, и подключены к блоку питания, выполненного в виде двух переменных напряжений, различающихся по частоте, а каждая из обмоток измерения подключена через свой полосовой фильтр к соответствующему фазовому детектору, которые в свою очередь подключены к блоку обработки и измерения сигналов, кроме того, вход каждого из полосовых фильтров подключен к измерительной обмотке соответствующего магнитопровода, расположенного под углом 90o к П-образному магнитопроводу с обмоткой возбуждения, подключенной к источнику переменного напряжения, частота которого соответствует частоте данного полосового фильтра, при этом вторые входы фазовых детекторов подключены к соответствующему источнику питания [1].A known method for determining the voltage intensity in products made of ferromagnetic materials and a device for its implementation, where in the method the transformer type transducer is installed on a reference sample made of the same material as the controlled product, orient it on the sample, load it in a longitudinal direction, magnetize the sample material in the zone of the transducer in the
Недостатком способа и устройства является низкая точность определения механических напряжений. The disadvantage of this method and device is the low accuracy of determination of mechanical stresses.
Известен выбранный в качестве ближайшего аналога способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов, заключается в том, что преобразователь трансформаторного типа устанавливают на эталонный образец, изготовленный из того же материала, что и контролируемое изделие, ориентируют его на образце, ступенчато нагружают его в продольном направлении, намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях 0o, 45o и 135o, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания после каждой ступени нагружения, определяют градуировочный коэффициент, устанавливают преобразователь на контролируемое изделие, ориентируют намагничивание материала изделия в зоне действия преобразователя в тех же направлениях 0o и 45o, причем намагничивание по направлениям осуществляют одновременно тремя переменными магнитными полями, различающимися по частоте и равными по напряженности, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания, а интенсивность напряжения определяют по формуле с учетом градуировочного коэффициента [2].A known method of determining the intensity of voltage in products made of ferromagnetic materials, selected as the closest analogue, is that the transformer type transducer is installed on a reference sample made of the same material as the controlled product, oriented on the sample, load it stepwise in longitudinal direction, magnetize the sample material in the area of the transducer in the
Известное, используемое для осуществления описанного способа устройство, выбранное в качестве ближайшего аналога для реализации этого способа, включает в себя магнитоупругий преобразователь, выполненный в виде восьмилучевой центрально-симметричной крестовины, состоящей из П-образных магнитопроводов, расположенных под углами 0o, 45o, 90o, 135o, на полюсах которых расположены обмотки возбуждения и измерения, причем обмотки возбуждения расположены на магнитопроводах, находящихся под указанными углами, и подключены к блоку питания, выполненному в виде трех источников переменных напряжений, различающихся по частоте, а каждая из обмоток измерения подключена через свой полосовой фильтр к соответствующему фазовому детектору, которые, в свою очередь, подключены к блоку обработки и измерения сигналов, кроме того, вход каждого из полосовых фильтров подключен к измерительной обмотке соответствующего магнитопровода, расположенного под углом 90o к П-образному магнитопроводу с обмоткой возбуждения, подключенной к источнику переменного напряжения, частота которого соответствует частоте данного полосового фильтра, при этом вторые входы фазовых детекторов подключены к соответствующему источнику питания [2].The known device used to implement the described method, selected as the closest analogue for the implementation of this method, includes a magnetoelastic transducer made in the form of an eight-beam centrally symmetrical crosspiece, consisting of U-shaped magnetic circuits located at angles of 0 o , 45 o , 90 o, 135 o, which are located at the poles of the winding excitation and measurement, the excitation coil arranged on the magnetic cores, under the specified angles, and connected to the power supply, performs in the form of three sources of alternating voltages that vary in frequency, and each of the measurement windings is connected through its own bandpass filter to the corresponding phase detector, which, in turn, are connected to the signal processing and measurement unit, in addition, the input of each of the bandpass filters is connected to the measuring winding of the corresponding magnetic circuit located at an angle of 90 o to the U-shaped magnetic circuit with an excitation winding connected to an AC voltage source, the frequency of which corresponds to frequency of this bandpass filter, while the second inputs of the phase detectors are connected to the corresponding power source [2].
Недостатком способа и устройства является низкая точность определения механических напряжений, обусловленная одновременным намагничиванием материала по нескольким направлениям на разных частотах, что приводит к смешиванию информации о напряженном состоянии разных слоев материала из-за скин-эффекта и ее искажению из-за влияния магнитомеханического гистерезиса (предыстории нагружения). Кроме того, значительно ограничен их рабочий диапазон. Ограничение диапазона измерений этого способа обусловлено недопустимостью использования более 30% градуировочной кривой, где нелинейность превышает возможности используемого алгоритма вычислений. The disadvantage of this method and device is the low accuracy of determining mechanical stresses due to the simultaneous magnetization of the material in several directions at different frequencies, which leads to mixing information about the stress state of different layers of the material due to the skin effect and its distortion due to the influence of magnetomechanical hysteresis (background loading). In addition, their operating range is significantly limited. The measurement range of this method is limited due to the inadmissibility of using more than 30% of the calibration curve, where the non-linearity exceeds the capabilities of the calculation algorithm used.
Задачей изобретений является увеличение точности определения механических напряжений и расширение рабочего диапазона. The objective of the invention is to increase the accuracy of determining mechanical stresses and the expansion of the operating range.
Поставленная задача решается, прежде всего, за счет принятия во внимание неоднозначности зависимости ЭДС, наводимой в измерительной обмотке, от величины механической нагрузки в металле: неоднозначности, которая обусловлена существованием предыстории процесса нагружения контролируемой зоны металла. The problem is solved, first of all, by taking into account the ambiguity of the dependence of the emf induced in the measuring winding on the value of the mechanical load in the metal: ambiguity, which is due to the existence of a history of the loading process of the controlled metal zone.
Учет указанной неоднозначности достигается тем, что в способе определения механических напряжений, согласно которому на контролируемое изделие устанавливают крестообразный (в виде центрально-симметричной крестовины) магнитопровод с обмотками возбуждения и измерительными обмотками, возбуждают в металле контролируемого изделия направленный магнитный поток определенной величины по заданным направлениям, наблюдают за величиной ЭДС Ux, наводимой в каждой измерительной обмотке, расположенной на магнитопроводе, перпендикулярном магнитопроводу с обмоткой намагничивания, согласно изобретению намагничивание участка контроля изделия по направлениям осуществляют поочередно с шагом по углу β между направлениями не более 45o в интервале от 0o до не менее (±180o-β) при постоянных величинах магнитного потока и на фиксированной частоте, а затем по тем же направлениям на той же частоте, но при другой величине магнитного потока, аппроксимируют угловые зависимости измеренных ЭДС Ux[i,n], где n - порядковый номер направления намагничивания, а i= 1,2 - порядковый номер величины магнитного потока, находят первые экстремумы Ux1 и Ux2, а искомое механическое напряжение определяют, используя в качестве градуировочных зависимостей отдельно восходящие и нисходящие участки петель гистерезиса, предварительно полученных при различных ориентациях направления по-очередного намагничивания металла при указанных величинах магнитного потока и на фиксированной частоте, причем за результат измерения принимают среднее по значениям тех оценок механических напряжений, полученных отдельно по восходящим и нисходящим участкам петли гистерезиса, для которых наблюдается минимальный разброс.This ambiguity is taken into account by the fact that in the method for determining mechanical stresses, according to which a cross-shaped (in the form of a centrally symmetrical cross) magnetic circuit with excitation windings and measuring windings is installed on the controlled product, a directed magnetic flux of a certain magnitude in a given direction is excited in the metal, observe the magnitude of the EMF U x induced in each measuring winding located on the magnetic circuit perpendicular to the magnet the wire with the magnetization winding, according to the invention, the magnetization of the control section of the product in the directions is carried out alternately with a step along the angle β between directions of no more than 45 o in the range from 0 o to at least (± 180 o- β) at constant values of magnetic flux and at a fixed frequency and then in the same directions at the same frequency, but with a different magnetic flux, approximate the angular dependences of the measured EMF U x [i, n], where n is the serial number of the direction of magnetization, and i = 1,2 is the serial number of the magnitude magnetic n current are first extrema U x1 and U x2, and the desired mechanical stress is determined using as calibration curves separately upstream and downstream portions of the hysteresis loop previously obtained at different orientations of the direction in another magnetizing metal in said amount of magnetic flux, and at a fixed frequency moreover, the measurement result is taken as the average of the values of those estimates of mechanical stresses obtained separately for the ascending and descending sections of the hyster loop sis, for which a minimum variation observed.
Кроме того, в способе согласно изобретению с целью повышения точности аппроксимацию угловой зависимости результатов измерений, полученных при намагничивании по каждому направлению, выполняют путем вычисления комплексного спектра, отсчеты Ux1 и Ux2 снимают как амплитуды вторых гармоник по амплитудно-угловой характеристике, а направление главного механического напряжения - по их фазам.In addition, in the method according to the invention, in order to increase the accuracy, the approximation of the angular dependence of the measurement results obtained by magnetization in each direction is performed by calculating the complex spectrum, the samples U x1 and U x2 are taken as the amplitudes of the second harmonics in the amplitude-angular characteristic, and the direction of the main mechanical stress - in their phases.
Дополнительно в способе согласно изобретению с целью повышения точности и облегчения автоматизации обработки данных градуировочные зависимости аппроксимируют функциями вида σ = A•tg(KUx)±Δ, а оценку искомого механического напряжения по каждой паре результатов измерений выполняют по средним арифметическим, используя формулу:
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]+Δ+}/2,
если δ1<δ2,
где Ux1 - результат измерения при намагничивании при первой величине поля намагничивания,
Ux2 - результат измерения при намагничивании при второй величине поля намагничивания,
δ1 = A•[tg(K1•Ux1)-tg(K2•Ux2)]+Δ-;
δ2 = A•[tg(K1•Ux1)-tg(K2•Ux2)]-Δ-;
Δ- = Δ1-Δ2;
Δ+ = Δ1+Δ2;
К1 и К2 - градуировочные коэффициенты, первый из которых соответствует Ux1, второй - Ux2;
А - второй градуировочный коэффициент;
Δ1 и Δ2 - градуировочные поправки, первая из которых соответствует Ux1, вторая - Ux2;
или по формуле
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]-Δ+}/2,
если неравенство не выполняется.Additionally, in the method according to the invention, in order to improve the accuracy and facilitate automation of data processing, the calibration dependences are approximated by functions of the form σ = A • tg (KU x ) ± Δ, and the required mechanical stress is estimated for each pair of measurement results using the arithmetic mean using the formula:
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] + Δ + } / 2,
if δ 1 <δ 2 ,
where U x1 is the measurement result during magnetization at the first magnitude of the magnetization field,
U x2 - measurement result during magnetization at the second magnitude of the magnetization field,
δ 1 = A • [tg (K 1 • U x1 ) -tg (K 2 • U x2 )] + Δ - ;
δ 2 = A • [tg (K 1 • U x1 ) -tg (K 2 • U x2 )] - Δ - ;
Δ - = Δ 1 -Δ 2 ;
Δ + = Δ 1 + Δ 2 ;
K 1 and K 2 are calibration factors, the first of which corresponds to U x1 , the second to U x2 ;
A is the second calibration factor;
Δ 1 and Δ 2 - calibration corrections, the first of which corresponds to U x1 , the second - U x2 ;
or according to the formula
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] - Δ + } / 2,
if the inequality is not satisfied.
Наконец, в способе согласно изобретению для оценки напряженного состоянии среды в заданном слое изделия намагничивание осуществляют по-очередно на разных частотах, величины и количество которых назначают из требований по разрешению информации. Finally, in the method according to the invention, for assessing the stress state of the medium in a given layer of the product, the magnetization is carried out alternately at different frequencies, the values and quantity of which are assigned from the information resolution requirements.
Учет указанной неоднозначности также достигается тем, что устройство для определения механических напряжений, содержащее магнитоупругий преобразователь, выполненный в виде центрально-симметричной крестовины, состоящей из П-образных магнитопроводов, на которых расположенны обмотки возбуждения и измерения, согласно изобретению снабжено дополнительными обмотками возбуждения и измерения, причем угол между П-образными плечами магнитопровода преобразователя выбирают не больше 45o, коммутатором, соединенным с обмотками возбуждения и измерения, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), двумя цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП), внешним оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), микропроцессором, контроллером внешних устройств, клавиатурой и дисплеем, соединенным между собой параллельно по адресным, информационным и синхронизирующим шинам, причем вход коммутатора соединен через усилитель с выходом первого ЦАП, а выход коммутатора подключен через усилитель сигнала с АЦП, управляющий вход усилителя сигнала соединен с выходом второго ЦАП, причем коммутатор осуществляет переключение полюсов таким образом, чтобы обмотки возбуждения и измерения, используемые в цикле, располагались на взаимноперпендикулярных плечах магнитопровода.Accounting for this ambiguity is also achieved by the fact that the device for determining mechanical stresses containing a magnetoelastic transducer made in the form of a centrally symmetrical crosspiece, consisting of U-shaped magnetic circuits, on which the excitation and measurement windings are located, according to the invention is equipped with additional excitation and measurement windings, wherein the angle between the U-shaped shoulder yoke transducer selected is not more than 45 o, the switch connected to the excitation windings and of fusion, analog-to-digital converter (ADC), two digital-to-analog converters (DAC), external random access memory (RAM), microprocessor, external device controller, keyboard and display, connected to each other in parallel via address, information and synchronizing buses, and the input of the switch connected through an amplifier to the output of the first DAC, and the output of the switch is connected through a signal amplifier from the ADC, the control input of the signal amplifier is connected to the output of the second DAC, the switch being It is necessary to switch poles so that the field windings and measurements used in the cycle are located on the mutually perpendicular arms of the magnetic circuit.
Использование в новом способе не одного, а n значений ЭДС Ux, измеренных при одной частоте и двух уровнях намагничивания в пределах каждого цикла, а также предварительно снятых в аналогичных условиях намагничивания в процессе механического нагружения градуировочных зависимостей в виде восходящих и нисходящих участков петель гистерезиса, позволяет при расчетах механического напряжения производить сравнительный анализ значений механических напряжений, получаемых сразу не менее чем по двум петлям магнитомеханического гистерезиса. Это устраняет отрицательное влияние предыстории нагружения конструкции на точность измерений и, как следствие, расширяет рабочий диапазон.The use in the new method of not one but n EMF values U x measured at one frequency and two levels of magnetization within each cycle, as well as previously measured under similar conditions of magnetization during mechanical loading of calibration dependences in the form of ascending and descending sections of hysteresis loops, When calculating mechanical stress, it allows a comparative analysis of the values of mechanical stresses obtained immediately from at least two loops of magnetomechanical hysteresis. This eliminates the negative impact of the design loading history on the measurement accuracy and, as a result, extends the operating range.
Применение в новом способе в пределах каждого цикла измерения одной частоты намагничивания исключает отрицательное влияние скин-эффекта на точность оценок, получаемых при обработке информации, снятых при разных направлениях намагничивания контролируемого участка изделия, поскольку информация снимается со слоя одной толщины. Выбор шага (угол β) изменения направления намагничивания не более 45o и определение области изменения направлений намагничивания в пределах (±180o-β) устраняет ситуации отсутствия выходного сигнала измерительной обмотки, что присуще прототипу, и повышает точность аппроксимации. Введение операции нахождения спектра обеспечивает оптимальную аппроксимацию указанной зависимости от направления намагничивания и повышает достоверность контроля. Введение другой операции - аппроксимации участков петли гистерезиса функциями вида σ = A•tg(KUx)±Δ - позволяет получить градуировочные зависимости, удобные для программирования в микропроцессорах, что облегчает автоматизацию процесса измерения.The use of the same magnetization frequency within each measurement cycle in the new method eliminates the negative effect of the skin effect on the accuracy of the estimates obtained by processing the information taken in different directions of magnetization of the controlled section of the product, since the information is taken from a layer of the same thickness. Choosing a step (angle β) of changing the direction of magnetization of not more than 45 o and determining the area of change of directions of magnetization within (± 180 o -β) eliminates the situation of the absence of the output signal of the measuring winding, which is inherent in the prototype, and increases the accuracy of approximation. The introduction of the operation of finding the spectrum provides an optimal approximation of the indicated dependence on the direction of magnetization and increases the reliability of the control. The introduction of another operation — approximation of sections of the hysteresis loop by functions of the form σ = A • tg (KU x ) ± Δ — makes it possible to obtain calibration dependences convenient for programming in microprocessors, which facilitates the automation of the measurement process.
В свою очередь, благодаря наличию в устройстве микропроцессора, ОЗУ, ЦАП и АЦП становятся возможными запоминание интерпретаций результатов для каждого восходящего и нисходящего участков петли гистерезиса с учетом n направлений намагничивания и автоматический логический анализ выбора наиболее вероятного результата измерений с последующим усреднением оценки. In turn, due to the presence of a microprocessor, RAM, DAC and ADC in the device, it is possible to memorize the interpretation of the results for each ascending and descending sections of the hysteresis loop taking into account n directions of magnetization and automatic logical analysis of the choice of the most probable measurement result with subsequent averaging of the estimate.
Принятая в новом способе последовательность операций обработки результатов измерений предполагает усреднение получаемых результатов, исключает вероятность ошибки из-за неправильной информации о предыстории процесса нагружения контролируемой зоны металла и, следовательно, увеличивает точность определения механического напряжения. Кроме того, она (последовательность операций) идентифицирует собственно предысторию процесса и обеспечивает получение однозначного результата в пределах всей длины градуировочных зависимостей, что свидетельствует о расширении рабочего диапазона способа и устройства по сравнению с известным. The sequence of operations for processing the measurement results, adopted in the new method, involves averaging the results, eliminates the likelihood of error due to incorrect information about the history of the loading of the controlled metal zone and, therefore, increases the accuracy of determining mechanical stress. In addition, it (the sequence of operations) identifies the actual history of the process and provides an unambiguous result within the entire length of the calibration dependencies, which indicates the expansion of the working range of the method and device compared to the known one.
Сущность предлагаемых изобретений поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - блок-схема устройства для определения механического напряжения;
фиг.2 - графическая иллюстрация разрешения неоднозначности интерпретации результата измерения с применением петель магнитного и магнито-механического гистерезиса, полученных при градуировочных испытаниях образца заданной марки металла;
фиг.3 - графическая иллюстрация формы сигнала намагничивания;
фиг.4 - магнитопровод преобразователя (вид сверху).The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:
figure 1 is a block diagram of a device for determining mechanical stress;
figure 2 is a graphic illustration of the resolution of the ambiguity of the interpretation of the measurement result using loops of magnetic and magneto-mechanical hysteresis obtained during calibration tests of a sample of a given metal grade;
figure 3 is a graphical illustration of the waveform of the magnetization;
figure 4 - magnetic circuit of the Converter (top view).
Устройство содержит магнитоупругий преобразователь 10, выполненный в виде центрально-симметричной крестовины, состоящей из П-образных магнитопроводов, расположенных под углами друг к другу 0o, 45o, 90o, 135o, на полюсах которых расположены обмотки возбуждения и измерения, согласно изобретению снабжено дополнительными обмотками возбуждения и измерения, причем угол между П-образными плечами магнитопровода преобразователя 10 выбирают не больше 45o, коммутатором 6, соединенным с обмотками возбуждения и измерения преобразователя 10, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 8, двумя цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) 9 и 11, внешним оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 1, микропроцессором 4, контроллером 3 внешних устройств и дисплеем 2, соединенным между собой параллельно по адресным, информационным и синхронизирующим шинам, причем вход коммутатора 6 соединен через усилитель 5 мощности с выходом первого ЦАП 9, а выход коммутатора 6 подключен через усилитель 7 сигнала с АЦП 8, управляющий вход усилителя 7 сигнала соединен с выходом второго ЦАП 11, причем коммутатор 6 осуществляет переключение обмоток преобразователя 10 таким образом, чтобы обмотки возбуждения и измерения, используемые в цикле, располагались на взаимноперпендикулярных плечах магнитопровода.The device comprises a magnetoelastic transducer 10, made in the form of a centrally symmetrical crosspiece, consisting of U-shaped magnetic circuits located at angles to each other 0 o , 45 o , 90 o , 135 o , at the poles of which are the field windings and measurements, according to the invention equipped with additional excitation and measurement windings, the angle between the U-shaped shoulders of the magnetic circuit of transducer 10 being chosen no more than 45 o , a switch 6 connected to excitation and measuring windings of transducer 10, analog-to-digital an integrated converter (ADC) 8, two digital-to-analog converters (DACs) 9 and 11, an external random access memory (RAM) 1, a microprocessor 4, a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При включении устройства все блоки устанавливаются в исходное состояние (фиг.1). Микропроцессор 4 в соответствии с программой выдает коды в адресную и информационные шины, а по синхронизирующей шине выдает непрерывную последовательность синхроимпульсов. Благодаря этому в заданные моменты времени к микропроцессору 4 оказывается подключенным только требуемый блок, а остальные не воспринимают и не передают информацию (сигналы, потенциалы) в информационную шину. При этом микропроцессор 4 по информационным и адресным шинам выдает на управляющий вход коммутатора 6 код, в соответствии с которым при поступлении синхронизующего импульса по шине синхронизации коммутатор 6 подключает к выходу усилителя 5 мощности обмотку возбуждения, размещенную на первом П-образном магнитопроводе преобразователя 10, ко входу усилителя 7 сигнала - выход измерительной обмотки, размещенной на другом П-образном магнитопроводе, перпендикулярном первому. В соответствии со следующим кодом, передаваемым по информационной и адресной шинам от микропроцессора 4, второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11 устанавливает начальное значение коэффициента усиления усилителя 7 сигнала. When you turn on the device, all the blocks are installed in the initial state (figure 1). The microprocessor 4 in accordance with the program provides codes to the address and information buses, and on the synchronization bus it produces a continuous sequence of clock pulses. Due to this, at specified times only the required unit is connected to the microprocessor 4, while the rest do not perceive and do not transmit information (signals, potentials) to the information bus. In this case, the microprocessor 4 sends information to the control input of the switch 6 via information and address buses, according to which, when a synchronizing pulse is received via the synchronization bus, the switch 6 connects an excitation winding located on the first U-shaped magnetic circuit of the converter 10 to the output of the power amplifier 5, the input of the signal amplifier 7 is the output of the measuring winding located on another U-shaped magnetic circuit perpendicular to the first. In accordance with the following code transmitted via information and address buses from microprocessor 4, the second digital-to-analog converter (DAC) 11 sets the initial value of the gain of the signal amplifier 7.
Микропроцессор 4 вырабатывает квазисинусоидальное ступенчатое напряжение (фиг. 3) фиксированной частоты, которое преобразуется в первом ЦАП 9 в аналоговый сигнал и через усилитель 5 мощности и коммутатор 6 поступает на первую обмотку возбуждения преобразователя 10. В результате магнитный поток, возбужденный в названной П-образной части магнитопровода преобразователя 10, замыкается контролируемым участком металла изделия. The microprocessor 4 generates a quasi-sinusoidal step voltage (Fig. 3) of a fixed frequency, which is converted in the first DAC 9 into an analog signal and through the power amplifier 5 and switch 6 is fed to the first excitation winding of the converter 10. As a result, the magnetic flux excited in the aforementioned U-shaped part of the magnetic circuit of the Converter 10, is closed by a controlled section of the metal product.
Вектор В индукции магнитного поля, возбужденного в металле преобразователем 10, по величине и направлению зависит от напряженного (механического) состояния среды. Плоское напряженное состояние металла контролируемого участка изделия описывается величинами и ориентацией двух главных механических напряжений. При отсутствии механических напряжений в металле контролируемого участка конструкции вектор В ориентирован в плоскости П-образного участка крестового магнитопровода преобразователя 10 с обмоткой возбуждения. Так как плоскость второго П-образного участка крестового магнитопровода с измерительной обмоткой, подключенной коммутатором 6, ортогональна первому, то в измерительной обмотке не возбуждается ЭДС (при идеальной взаимной ортогональности плоскостей П-образных участков магнитопроводов преобразователя 10 и изотропности материала). Vector In the induction of the magnetic field excited in the metal by the transducer 10, in magnitude and direction depends on the stress (mechanical) state of the medium. The plane stress state of the metal of the controlled section of the product is described by the magnitudes and orientation of the two main mechanical stresses. In the absence of mechanical stresses in the metal of the controlled section of the structure, the vector B is oriented in the plane of the U-shaped section of the cross magnetic circuit of the converter 10 with an excitation winding. Since the plane of the second U-shaped section of the cross magnetic circuit with the measuring winding connected by the switch 6 is orthogonal to the first, the EMF is not excited in the measuring winding (with the ideal mutual orthogonality of the planes of the U-shaped sections of the magnetic circuits of the transducer 10 and the isotropy of the material).
По мере роста нагрузки на участок изделия происходит рост главных механических напряжений и, как следствие, изменение ориентации вектора В из-за механической деформации доменной структуры. Поскольку ток возбуждения не изменяется, то длина вектора В остается постоянной, но если направления вектора В и вектора силы, действующей на объект, не совпадают, то его проекции на направления главных механических напряжений σ1 и σ2 изменяются. В плоскости второго П-образного участка крестового магнитопровода с обмоткой измерительной появляются проекции b1 и В2 вектора В магнитной индукции, отличающиеся от нуля, а как следствие, в измерительной обмотке возникает комплексная ЭДС U, зависящая от напряженного состояния материала в соответствии с выражением (1):
U = (σ1-σ2)kBcos2α, (1)
где k - коэффициент, зависящий от природы материала и некоторых постоянных характеристик устройства, учитываемый при производстве прибора;
α - угол между вектором В и плоскостью плеча магнитопровода с обмоткой возбуждения преобразователя 10.As the load on the product area increases, the main mechanical stresses increase and, as a result, the orientation of the vector B changes due to the mechanical deformation of the domain structure. Since the excitation current does not change, the length of the vector B remains constant, but if the directions of the vector B and the force vector acting on the object do not coincide, then its projections on the directions of the main mechanical stresses σ 1 and σ 2 change. In the plane of the second U-shaped section of the cross magnetic circuit with the measuring winding, projections b 1 and B 2 of the magnetic induction vector B appear, which are different from zero, and as a result, a complex emf U appears in the measuring winding, depending on the stress state of the material in accordance with the expression ( 1):
U = (σ 1 -σ 2 ) kBcos2α, (1)
where k is a coefficient depending on the nature of the material and some constant characteristics of the device, taken into account in the manufacture of the device;
α is the angle between the vector B and the plane of the arm of the magnetic circuit with the excitation winding of the transducer 10.
Из (1) видно, что если в исходном состоянии угол α=0 и выходной сигнал достигает своего максимального значения, то при ориентации плеча магнитопровода под углом α=45o или 135o выходной сигнал станет равным нулю. По этой причине ближайший аналог становится неработоспособным.From (1) it can be seen that if in the initial state the angle α = 0 and the output signal reaches its maximum value, then with the orientation of the arm of the magnetic circuit at an angle α = 45 o or 135 o the output signal will become zero. For this reason, the closest analogue becomes inoperative.
С другой стороны, комплексная амплитуда U, являясь выходным сигналом измерительной обмотки, соответствует выражению (2):
U = Uxsin(ωt-φ1-Фx), (2)
где ω - частота входного сигнала;
φ1 - начальная фаза выходного сигнала;
Фх - дополнительная фаза, обусловленная напряженным состоянием металла;
Ux - амплитуда выходного сигнала преобразователя 10.On the other hand, the complex amplitude U, being the output signal of the measuring winding, corresponds to expression (2):
U = U x sin (ωt-φ 1- Ф x ), (2)
where ω is the frequency of the input signal;
φ 1 - the initial phase of the output signal;
F x - additional phase due to the stress state of the metal;
U x - the amplitude of the output signal of the Converter 10.
На практике из-за отклонений плоскостей П-образных участков магнитопровода от взаимно ортогонального положения и из-за других технологических причин компоненты В1 и В2 всегда присутствуют, поэтому в выходном сигнале измерительной обмотки всегда имеется паразитная ЭДС, которая суммируется с истинным сигналом (аддитивная помеха):
U1=U+Uп (3)
где U1 - комплексная амплитуда выходного сигнала преобразователя 10,
Uп - комплексная амплитуда аддитивной помехи.In practice, due to deviations of the planes of the U-shaped sections of the magnetic circuit from the mutually orthogonal position and due to other technological reasons, components B 1 and B 2 are always present, therefore there is always a spurious EMF in the output signal of the measuring winding, which is summed with the true signal (additive interference):
U 1 = U + U p (3)
where U 1 is the complex amplitude of the output signal of the Converter 10,
U p is the complex amplitude of the additive noise.
По этой причине и из-за отсутствия в ближайшем аналоге специальных блоков и операций, устраняющих влияние аддитивной помехи, точность измерений у него оказывается низкой. For this reason, and due to the lack of special units and operations in the closest analogue that eliminate the influence of additive noise, the accuracy of measurements is low.
В предлагаемом устройстве предусмотрена операция подавления аддитивной помехи. Для этого рассмотренный информационный сигнал U в смеси с помехой Uп с выхода измерительной обмотки через последовательно соединенные коммутатор 6, усилитель 7 и АЦП 8 поступает на вход микропроцессора 4 и далее запоминается в ячейке памяти ОЗУ 1. Номер ячейки назначает микропроцессор 4 с учетом номера такта генерируемой им ступеньки выходного напряжения, подаваемого через первый ЦАП 9 на вход усилителя 5 мощности, и позиции коммутатора 6, а следовательно, и номера направления намагничивания контролируемого участка изделия или П-образного плеча магнитопровода преобразователя 10, что в данной ситуации одно и то же.The proposed device provides an operation to suppress additive interference. To do this, the considered information signal U mixed with interference U p from the output of the measuring winding through a series-connected switch 6, amplifier 7 and ADC 8 is fed to the input of microprocessor 4 and then stored in the memory cell of
В моменты появления в адресной шине соответствующего кода АЦП 8 управляется тактовыми импульсами, поступающими по синхронизующей шине от микропроцессора 4, поэтому каждый акт генерации очередной ступеньки выходного напряжения, а следовательно, и изменений уровня намагничивания и уровня выходного сигнала измерительной обмотки преобразователя 10, оказываются строго синхронизированными во времени. Кроме того, запись отсчета принятого сигнала осуществляется одновременно с записью кода заданного вторым ЦАП 11 коэффициента усиления. Это осуществляется программно. Поэтому отсчеты уровня измеренного сигнала, принятые от АЦП 8 микропроцессором 4 и записанные в ОЗУ 1 при фиксированном состоянии коммутатора 6 и коде коэффициента усиления усилителя 7 сигнала, могут однозначно интерпретироваться с направлением намагничивания в разных циклах измерений. At the moments when the corresponding code appears in the address bus, the ADC 8 is controlled by clock pulses received from the microprocessor 4 via the synchronizing bus, therefore, each act of generating the next output voltage step, and consequently, changes in the magnetization level and the output signal level of the measuring winding of the converter 10, are strictly synchronized in time. In addition, the recording of the count of the received signal is carried out simultaneously with the recording of the code specified by the second DAC 11 gain. This is done programmatically. Therefore, the measured signal level readings received from the ADC 8 by the microprocessor 4 and recorded in
В предлагаемом устройстве реализовано несколько стадий устранения аддитивной помехи. Первая стадия заключается в следующем. Перед началом измерений на контролируемом изделии выполняют аналогичное измерение Uвсп[n], где n - порядковый номер направления намагничивания, устанавливая преобразователь 10 на "компенсационный" образец из магнитоизотропного ненапряженного материала (например, специальный феррит). Результат измерений по всем направлениям намагничивания с соответствующими кодами коэффициента усиления усилителя 7 сигнала записывают в начальную строку данных в ОЗУ 1.The proposed device implements several stages of eliminating additive interference. The first stage is as follows. Before starting measurements on the controlled product, a similar measurement is performed U pop [n], where n is the serial number of the direction of magnetization, setting the transducer 10 on a “compensation” sample of magnetically isotropic non-stressed material (for example, special ferrite). The measurement result in all directions of magnetization with the corresponding codes of the gain of the signal amplifier 7 is recorded in the initial data line in
Из каждого результата измерения Ux[n], выполненного на контролируемом изделии, перед записью в ОЗУ 1 микропроцессор 4 вычитает соответствующий результат измерения Uвсп[n], выполненного на компенсационном образце, с учетом соответствующих кодов коэффициентов усиления. В результате в ОЗУ 1 записывается сигнал с подавленной аддитивной помехой, что в дальнейшем, естественно, способствует повышению достоверности контроля по сравнению с ближайшим аналогом.From each measurement result U x [n] performed on the controlled product, before writing to
Из (1) и (2) видно, что
При наличии результатов аппроксимации зависимости выходных сигналов преобразователя 10 от угла намагничивания (эта операция описана ниже) не сложно обеспечить выполнение равенства
cos2α=1. (5)
(В ближайшем и других аналогах условие (5) может быть выполнено только эмпирическим путем, усложняющим операцию контроля и снижающим оперативность контроля, - вращением преобразователя 10 вокруг оси до момента обнаружения максимума выходного сигнала).From (1) and (2) it is clear that
If there are approximation results of the dependence of the output signals of the converter 10 on the magnetization angle (this operation is described below), it is not difficult to ensure the equality
cos2α = 1. (5)
(In the closest and other analogs, condition (5) can only be fulfilled empirically, complicating the control operation and reducing the control efficiency, by rotating the transducer 10 around the axis until the maximum of the output signal is detected).
Благодаря этому, получаем выражение, обосновывающее возможность использования устройства для измерения разности главных механических напряжений в плоском напряженном состоянии объекта или собственно напряжения для одноосного напряженного состояния объекта:
σ1-σ2 = K1Uxsin(ωt-φ1-Фx) (6)
где К1=(кВ)-1.Due to this, we obtain an expression justifying the possibility of using the device for measuring the difference of the main mechanical stresses in the plane stress state of the object or the stress itself for the uniaxial stress state of the object:
σ 1 -σ 2 = K 1 U x sin (ωt-φ 1 -Ф x ) (6)
where K 1 = (kV) -1 .
Если измерить амплитуду этого сигнала (то есть снять отсчеты в момент равенства единицы функции синус), то она будет связана с величиной разности главных механических напряжений:
σ1-σ2 = K1Ux. (7)
(Следует заметить, что в одноосном напряженном состоянии вместо разности главных механических напряжений в вышеприведенных зависимостях должно фигурировать только одно главное механическое напряжение, т.к. σ2 = 0. Чтобы не усложнять описание, везде по тексту принято, что в одноосном напряженном состоянии способ и устройство обеспечивают измерение механического напряжения - первого главного механического напряжения, а в плоском - разности главных механических напряжений).If we measure the amplitude of this signal (that is, take the samples at the moment the unity of the sine function is equal), then it will be associated with the magnitude of the difference of the main mechanical stresses:
σ 1 -σ 2 = K 1 U x . (7)
(It should be noted that in the uniaxial stress state, instead of the difference between the main mechanical stresses in the above dependences, only one main mechanical stress should appear, since σ 2 = 0. In order not to complicate the description, it is assumed throughout the text that in the uniaxial stress state and the device provides a measurement of mechanical stress - the first main mechanical stress, and in a plane - the difference of the main mechanical stresses).
Если бы эффект магнитомеханического гистерезиса не существовал, то вышеописанной последовательности операций было бы достаточно для оценки разности главных механических напряжений в соответствии с формулой (7). В известных способах и устройствах, в том числе и в ближайшем аналоге, по умолчанию используется именно эта зависимость, причем считается, что K1=const, значение которого принимается в качестве градуировочного коэффициента. В ближайшем аналоге отрицательное влияние эффекта магнитомеханического гистерезиса не учитывается, в расчетных зависимостях используются результаты измерений без учета предыстории нагружения. С приемлемой для инженерной практики точностью это выполняется примерно в 30% диапазона изменения градуировочной зависимости, что существенно ограничивает рабочий диапазон известных способов и устройств.If the magnetomechanical hysteresis effect did not exist, then the above-described sequence of operations would be sufficient to estimate the difference of the main mechanical stresses in accordance with formula (7). In known methods and devices, including the closest analogue, this dependence is used by default, and it is believed that K 1 = const, the value of which is taken as a calibration coefficient. In the closest analogue, the negative effect of the magnetomechanical hysteresis effect is not taken into account; the calculated dependences use the measurement results without taking into account the loading history. With accuracy acceptable for engineering practice, this is performed in about 30% of the range of variation of the calibration dependence, which significantly limits the working range of known methods and devices.
Однако связь между напряженностью Н магнитного поля и индукцией В в металле нелинейна и описывается сложной функцией - петлей магнитного гистерезиса (фиг.2а). Нелинейной является и связь между магнитной индукцией, непосредственно связанной с уровнем выходного сигнала, и искомой разностью главных механических напряжений (фиг.2б). С достаточно высокой точностью петля гистерезиса может моделироваться как две взаимно смещенные функции
(σ1-σ2) = A•tg(KUx)±Δ, (8)
где Δ - величина смещения функций по оси механических напряжений,
знак плюс соответствует верхней (нисходящей) ветви, а минус - нижней (восходящей) ветви петли магнитомеханического гистерезиса,
А, К - градуировочные константы (фиг.2б).However, the relationship between the magnetic field strength H and the induction B in the metal is non-linear and is described by a complex function — the magnetic hysteresis loop (Fig. 2a). Non-linear is the relationship between magnetic induction, directly related to the level of the output signal, and the desired difference of the main mechanical stresses (Fig.2b). With a sufficiently high accuracy, the hysteresis loop can be modeled as two mutually shifted functions
(σ 1 -σ 2 ) = A • tg (KU x ) ± Δ, (8)
where Δ is the magnitude of the displacement of functions along the axis of mechanical stresses,
the plus sign corresponds to the upper (descending) branch, and minus to the lower (ascending) branch of the magnetomechanical hysteresis loop,
And, K - calibration constants (figb).
Заметим (это хорошо видно из фиг. 2б), что в области малых значений (σ1-σ2) и Ux она совпадает с формулой (7) отдельно для восходящей и нисходящей петель.Note (this is clearly seen from Fig. 2b) that in the region of small values (σ 1 -σ 2 ) and U x it coincides with formula (7) separately for the ascending and descending loops.
Учет магнитомеханического гистерезиса в предлагаемом изобретении выполняется следующим образом. Accounting magnetomechanical hysteresis in the present invention is as follows.
В памяти микропроцессора 4 программно выделяются область 16 памяти с ячейками В1, ..., B10, область 17 памяти с ячейками R1, ... , R6, а также два стека 12 и 13. Каждый стек 12 и 13 содержит нечетное число ячеек N=(2k+1), где k=1, 2, 3.... Для упрощения описания положим k=1, то есть будем рассматривать стеки 12 и 13, состоящими из 3-х ячеек каждый. In the memory of microprocessor 4, a memory region 16 with cells B1, ..., B10, a memory region 17 with cells R1, ..., R6, as well as two stacks 12 and 13 are programmatically allocated. Each stack 12 and 13 contains an odd number of cells N = (2k + 1), where k = 1, 2, 3 .... To simplify the description, put k = 1, that is, we will consider stacks 12 and 13, consisting of 3 cells each.
В исходном состоянии (при включении устройства) в них записаны нули, а в ячейку В6 области 16 памяти - начальное значение коэффициента усиления усилителя 7 сигнала, задаваемое микропроцессором 4. Шкала коэффициента усиления задается на стадии конструирования исходя из текущих возможностей элементной базы. Для упрощения данного описания будем считать, что шкала коэффициентов усиления содержит всего три значения: 1, 2 и 3, а в качестве начального значения программно задается коэффициент усиления 2, который записывается в ячейку В6 области 16 памяти. In the initial state (when the device is turned on), zeros are recorded in them, and in the cell B6 of the memory area 16, the initial value of the gain of the signal amplifier 7, set by the microprocessor 4. The gain scale is set at the design stage based on the current capabilities of the element base. To simplify this description, we assume that the gain coefficient scale contains only three values: 1, 2, and 3, and the
После приема выходного сигнала от АЦП 8 микропроцессор 4 отключает его и осуществляет проверку возможности проведения измерений при данном направлении намагничивания в текущей точке контролируемого изделия. С этой целью принятый микропроцессором 4 код выходного сигнала АЦП 8 предварительно записывается в ячейку В8 области 16 памяти, а затем это значение сравнивается с предельно-допустимыми (максимальным и минимальным) уровнями выходного сигнала, постоянно записанными соответственно в ячейках В9 и В10 области 16 памяти микропроцессора 4. After receiving the output signal from the ADC 8, the microprocessor 4 turns it off and checks the possibility of taking measurements at a given magnetization direction at the current point of the controlled product. For this purpose, the ADC 8 output signal code adopted by microprocessor 4 is pre-recorded in cell B8 of memory area 16, and then this value is compared with the maximum permissible (maximum and minimum) output signal levels permanently recorded in cells B9 and B10 of microprocessor memory area 16, respectively 4.
Если выполняется неравенство abs(B8)>B9 и B6=1, то есть измеренный сигнал превысил максимально допустимое значение, а коэффициент усиления имеет минимальное значение, то микропроцессор 4 прекращает цикл измерения по данному направлению, в ячейки В1, ..., В6 области 16 памяти заносится условный код (например, максимально допустимое для записи число), а затем содержимое этих ячеек переносится в соответствующее место ОЗУ 1. После чего микропроцессор 4 по адресной шине выбирает коммутатор 6, а по синхронизующей шине выдает на его управляющий вход код включения возбуждающей и измерительной обмоток преобразователя 10 очередного направления намагничивания и вышеизложенные операции выполняются заново, но при новом направлении намагничивания контролируемого участка изделия. If the inequality abs (B8)> B9 and B6 = 1 is satisfied, that is, the measured signal has exceeded the maximum allowable value, and the gain has a minimum value, then microprocessor 4 stops the measurement cycle in this direction, in cells B1, ..., B6 of the region 16, a conditional code is entered (for example, the maximum number allowed for recording), and then the contents of these cells are transferred to the appropriate place in
Аналогичные операции выполняются в случае, когда выполняется неравенство abs(B8)<B10 и В6=3, то есть измеренный сигнал снизился ниже минимально допустимого значения, а коэффициент усиления уже имеет максимальное значение. Similar operations are performed in the case when the inequality abs (B8) <B10 and B6 = 3 holds, that is, the measured signal decreases below the minimum acceptable value, and the gain already has a maximum value.
Если выполняется неравенство abs(B8)<=B10 и В6<3, то есть измеренный сигнал достиг или снизился ниже минимально допустимого значения, а коэффициент усиления не достиг максимального значения, то микропроцессор 4 увеличивает значение в ячейке В6 области 16 памяти согласно алгоритму перебора коэффициентов усиления (например, просто увеличивает это число на 1), по адресной шине выбирает второй ЦАП 11, по информационной шине передает на него код нового значения коэффициента усиления и по синхронизующей шине дает команду на изменение прежнего значения на новое значение коэффициента усиления усилителя 7 сигнала и повторяет вышеописанные операции заново при том же направлении намагничивания. If the inequality abs (B8) <= B10 and B6 <3 is satisfied, that is, the measured signal reaches or falls below the minimum acceptable value, and the gain does not reach the maximum value, then microprocessor 4 increases the value in cell B6 of memory area 16 according to the algorithm for enumerating the coefficients gain (for example, it simply increases this number by 1), selects the second DAC 11 on the address bus, passes the code of the new gain value to it on the information bus, and gives the command to change the previous value on the synchronization bus and the new value of the gain of the signal amplifier 7, and repeats the above operation again for the same magnetization direction.
Если выполняется неравенство abs(B8)>=B9 и В6>1, то есть измеренный сигнал достиг или превысил максимально допустимое значение, а коэффициент усиления не достиг минимального значения, то микропроцессор 4 уменьшает значение в ячейке В6 области 16 памяти согласно алгоритму перебора коэффициентов усиления (например, просто уменьшает это число на 1), с помощью второго ЦАП 11 переключает коэффициент усиления усилителя 7 сигнала и повторяет вышеописанные операции заново при том же направлении намагничивания. If the inequality abs (B8)> = B9 and B6> 1 is satisfied, that is, the measured signal reaches or exceeds the maximum allowable value, and the gain does not reach the minimum value, then microprocessor 4 reduces the value in cell B6 of memory area 16 according to the algorithm for enumerating gain (for example, simply reduces this number by 1), using the second DAC 11 switches the gain of the signal amplifier 7 and repeats the above operations again with the same direction of magnetization.
Вышеперечисленные последовательности операций позволяют привести устройство в режим оптимальной точности измерения и отметить ситуации, когда результаты измерения выходят за пределы динамического диапазона входных цепей и не могут быть оценены с заданной точностью. The above sequence of operations allows you to bring the device into optimum measurement accuracy and note situations where the measurement results are outside the dynamic range of the input circuits and cannot be estimated with a given accuracy.
В остальных ситуациях микропроцессор 4 приступает к выполнению следующей последовательности операций. In other situations, the microprocessor 4 proceeds to perform the following sequence of operations.
Каждый раз, когда на выходе микропроцессора 4, подключенном ко входу первого ЦАП 9, а следовательно, и на выходе усилителя 5 мощности оказывается нулевой потенциал (момент перехода функции синус через ноль), выходной сигнал АЦП 8 в виде кода Ux записывается в ячейку В1 области 16 памяти. При этом сначала в ячейке R1 области 17 памяти вычисляется порядковый номер этого акта записи по правилу: R1=R1+1. Затем в ячейке выполняется суммирование по правилу:
B1=B1+{abs(Ux/B6)-B1}/(R1). (9)
В результате в процессе нескольких периодов измерения (нескольких периодов синусоиды) в ячейке В1 области 16 памяти будет накоплено среднее значение выходного сигнала АЦП 8, измеренное в моменты, когда на выходе микропроцессора 4 потенциал был равен нулю, а следовательно, в моменты, когда напряженность магнитного поля, создаваемая обмоткой возбуждения преобразователя 10, также равна нулю. Следовательно, значение, накопленное в ячейке В1 области 16 памяти микропроцессора 4 является характеристикой остаточной индукции Вr материала в текущем напряженно-деформированном состоянии.Each time, when the output of the microprocessor 4 connected to the input of the first DAC 9, and therefore, the output of the power amplifier 5, there is a zero potential (the moment the sine function passes through zero), the output of the ADC 8 in the form of code U x is written into cell B1 memory area 16. In this case, first in the cell R1 of the memory region 17, the serial number of this recording act is calculated according to the rule: R1 =
B1 = B1 + {abs (U x / B6) -B1} / (R1). (9)
As a result, during several measurement periods (several sinusoid periods) in the cell B1 of the memory area 16, the average value of the ADC 8 output signal will be accumulated, measured at the moments when the potential at the output of microprocessor 4 is zero, and therefore, at times when the magnetic field created by the field winding of the Converter 10 is also equal to zero. Therefore, the value accumulated in the cell B1 of the memory region 16 of the microprocessor 4 is a characteristic of the residual induction B r of the material in the current stress-strain state.
Одновременно выполняются следующие операции. Каждый раз, когда на выходе микропроцессора 4, подключенном ко входу первого ЦАП 9, а следовательно, и на выходе усилителя 5 мощности оказывается единичный потенциал (момент достижения функцией синус максимального значения), выходной сигнал АЦП 8 в виде кода Ux записывается в ячейку В2 области 16 памяти. При этом сначала в ячейке R2 области 17 памяти вычисляется порядковый номер этого акта записи по правилу: R2=R2+1. Затем в ячейке выполняется суммирование по правилу:
В2=В2+{abs(Ux/B6)-B1}/(R2). (10)
В результате в процессе нескольких периодов измерения (нескольких периодов синусоиды) в ячейке В2 области 16 памяти будет накоплено среднее значение выходного сигнала АЦП 8, измеренное в моменты, когда на выходе микропроцессора 4 потенциал был максимальным, а следовательно, в моменты, когда напряженность магнитного поля, создаваемая обмоткой возбуждения преобразователя 10, также достигала максимального значения. Следовательно, значение, накопленное в ячейке В2 области 16 памяти микропроцессора 4 является характеристикой максимальной индукции Вm материала в текущем напряженно-деформированном состоянии.The following operations are simultaneously performed. Each time, when the output of the microprocessor 4 is connected to the input of the first DAC 9, and therefore, the output of the power amplifier 5 is a unit potential (the moment the function reaches the sine of the maximum value), the output of the ADC 8 in the form of code U x is written into cell B2 memory area 16. In this case, first in the cell R2 of the memory area 17, the serial number of this recording act is calculated according to the rule: R2 =
B2 = B2 + {abs (U x / B6) -B1} / (R2). (10)
As a result, during several measurement periods (several sinusoid periods) in the cell B2 of the memory region 16, the average value of the ADC 8 output signal will be accumulated, measured at the moments when the potential was maximum at the output of the microprocessor 4, and therefore, at the moments when the magnetic field strength generated by the excitation winding of the converter 10 also reached a maximum value. Therefore, the value accumulated in the cell B2 of the memory region 16 of the microprocessor 4 is a characteristic of the maximum induction B m of material in the current stress-strain state.
Каждый раз, когда на выходе АЦП 8 оказывается нулевой потенциал (что наблюдается при нулевой остаточной индукции материала), выходной сигнал, генерируемый в этот момент на выходе микропроцессора 4, подключенном через первый ЦАП 9 ко входу усилителя 5 мощности, в виде кода Uг записывается в ячейку В3 области 16 памяти. При этом сначала в ячейке R3 области 17 памяти вычисляется порядковый номер этого акта записи по правилу: R3=R3+1. Затем в ячейке выполняется суммирование по правилу:
В3=В3+{abs(kUг)-В3}/(R3), (11)
где k - коэффициент, учитывающий конструктивные характеристики устройства, связывающий выходное напряжение, генерируемое микропроцессором 4, и напряженность магнитного поля, создаваемую обмоткой возбуждения преобразователя 10 при указанном напряжении.Each time, when the output of the ADC 8 turns out to have zero potential (which is observed at zero residual induction of the material), the output signal generated at that moment at the output of the microprocessor 4, connected through the first DAC 9 to the input of the power amplifier 5, is written in the form of a U g code into cell B3 of memory area 16. In this case, first in the cell R3 of the memory region 17, the serial number of this recording act is calculated according to the rule: R3 =
B3 = B3 + {abs (kU g ) -B3} / (R3), (11)
where k is a coefficient that takes into account the structural characteristics of the device, relating the output voltage generated by the microprocessor 4, and the magnetic field generated by the excitation winding of the converter 10 at the specified voltage.
В результате в процессе нескольких периодов измерения (нескольких периодов синусоиды) в ячейке В3 области 16 памяти будет накоплено среднее значение выходного сигнала микропроцессора 4, измеренное в моменты, когда на выходе АЦП 8 код амплитуды измеренного сигнала был равен нулю, а следовательно, в моменты, когда напряженность магнитного поля, создаваемая обмоткой возбуждения преобразователя 10, полностью компенсировала (до нуля) остаточную индукцию материала. Следовательно, значение, накопленное в ячейке В3 области 16 памяти микропроцессора 4, является характеристикой коэрцитивной силы Нс материала в текущем напряженно-деформированном состоянии.As a result, during several measurement periods (several sinusoid periods) in the cell B3 of the memory area 16, the average value of the microprocessor 4 output signal will be accumulated, measured at the moments when at the ADC 8 output the amplitude code of the measured signal was equal to zero, and therefore, at the moments when the magnetic field created by the excitation winding of the transducer 10 completely compensated (to zero) the residual induction of the material. Therefore, the value accumulated in the cell B3 of the memory region 16 of the microprocessor 4 is a characteristic of the coercive force H from the material in the current stress-strain state.
Кроме того, коды измеренного сигнала Ux, принимаемые при каждом генерировании ступеньки выходного напряжения, микропроцессором 4 записываются в первую ячейку стека 12, а порядковый номер ступеньки каждого вновь генерируемого полупериода квазисинусоидального сигнала - в первую ячейку стека 13. При этом ранее записанные значения автоматически переписываются в следующие ячейки. Начиная с N-го цикла, где N - объем стеков 12 и 13 (в рассматриваемом варианте N=3), блок 21 сравнения микропроцессора 4 проверяет выполнение условия:
Abs[Ux(1)]<Abs[Ux(2)]>Abs[Ux(3)], (12)
где в скобках указан порядковый номер ячейки стека 12.In addition, the codes of the measured signal U x received at each generation of the output voltage step are recorded by the microprocessor 4 in the first cell of the stack 12, and the sequence number of the step of each newly generated half-period of the quasi-sinusoidal signal is recorded in the first cell of the stack 13. The previously recorded values are automatically rewritten into the following cells. Starting from the N-th cycle, where N is the volume of stacks 12 and 13 (in the considered option, N = 3), the microprocessor 4 comparison unit 21 verifies the fulfillment of the condition:
Abs [U x (1)] <Abs [U x (2)]> Abs [U x (3)], (12)
where in parentheses is the sequence number of the stack cell 12.
Если условие (12) выполняется, то это значит во второй ячейке стека 12 записано максимальное значение выходного кода АЦП 8, то есть установлен максимум амплитуды измеренного сигнала. В этом случае микропроцессор 4 переписывает найденное максимальное значение из стека 12 в ячейку В4 области 16 памяти в виде кода Ux. При этом сначала в ячейке R4 области 17 памяти вычисляется порядковый номер этого акта записи по правилу: R4=R4+1. Затем в ячейке R6 области 17 памяти выполняется суммирование по правилу:
R6=abs(Ux/B6)-R6, (13)
в ячейке В4 области 16 памяти выполняется суммирование по правилу:
В4=В4+R6/(R4). (14)
Аналогично, используя данные из ячеек стека 13, с помощью ячеек R5 области 17 памяти и В5 области 16 памяти для каждого полупериода вычисляется средний номер ступеньки генерируемого микропроцессором 4 квазисинусоидального сигнала, при котором был зафиксирован максимум принятого сигнала.If condition (12) is fulfilled, then this means that the maximum value of the ADC output code 8 is written in the second cell of stack 12, i.e., the maximum amplitude of the measured signal is set. In this case, the microprocessor 4 overwrites the found maximum value from the stack 12 to the cell B4 of the memory area 16 in the form of a code U x . In this case, first in the cell R4 of the memory region 17, the serial number of this recording act is calculated according to the rule: R4 =
R6 = abs (U x / B6) -R6, (13)
in cell B4 of memory area 16, summation is performed according to the rule:
B4 = B4 + R6 / (R4). (14)
Similarly, using the data from the cells of the stack 13, using the cells R5 of the memory region 17 and B5 of the memory region 16, for each half-cycle, the average step number of the quasi-sinusoidal signal generated by microprocessor 4 is calculated, at which the maximum of the received signal was recorded.
Далее в микропроцессоре 4 проверяется неравенство:
[abs(R6)]/abs(B4)]>m, (15)
где m - заданная точность измерения, например 5% или 0,05.Further, in microprocessor 4, the inequality is checked:
[abs (R6)] / abs (B4)]> m, (15)
where m is the specified measurement accuracy, for example 5% or 0.05.
Если это условие выполняется, то микропроцессор 4 начинает все вышеописанные операции заново, не изменяя номер направления намагничивания материала и коэффициента усиления. В противном случае цикл измерения при данном направлении намагничивания завершается. Микропроцессор 4 содержимое ячеек B1, ..., B5 области 16 памяти переносит в соответствующее место ОЗУ 1. После чего микропроцессор 4 выдает на управляющий вход коммутатора 6 код включения возбуждающей и измерительной обмоток преобразователя 10 очередного направления намагничивания и вышеизложенные операции выполняются заново, но при новом направлении намагничивания контролируемого участка изделия. If this condition is met, then the microprocessor 4 starts all the above operations again, without changing the number of the direction of magnetization of the material and gain. Otherwise, the measurement cycle for a given direction of magnetization ends. The microprocessor 4 transfers the contents of the cells B1, ..., B5 of the memory area 16 to the corresponding
Вышеизложенные операции выполняются до завершения измерений по всем возможным направлениям намагничивания контролируемого участка изделия в текущей точке контроля. The above operations are performed until measurements are completed in all possible directions of magnetization of the controlled section of the product at the current control point.
По окончании всех циклов измерения в ОЗУ 1 окажется накопленной информация по каждому направлению намагничивания в виде последовательностей чисел, считанных из ячеек B1, ..., B5 области 16 памяти, которые являются значениями соответственно остаточной индукции Вr, коэрцитивной силы Нc, максимальной индукции Вm при предельной напряженности магнитного поля Нm, максимального значения сигнала Um, величины смещения его положения относительно момента максимального намагничивания среды Nm и коэффициента Ку усиления, при котором указанные значения были определены. Из фиг.2а и фиг.2б видно, что этих данных достаточно для точной аппроксимации петель гистерезиса по каждому направлению в данном напряженно-деформированном состоянии материала: как в координатах "напряженность Н магнитного поля - индукция В", так и в координатах "индукция В - механическое напряжение σ". Аналогичные измерения выполняют при втором значении магнитного потока (или поля намагничивания).At the end of all measurement cycles in
Несмотря на усреднение результатов, выполняемое в процессе обработки данных в микропроцессоре согласно вышеприведенным зависимостям, из-за ограниченного числа полюсов магнитопровода преобразователя 10 намагничивание среды и измерение выполняются с некоторым разбросом. Зависимость каждой из измеренных величин Вr, Нc, Вm и Um от ориентации преобразователя на поверхности изделия имеет вид:
Y=Ymax•cos2α, (16)
где Y - любая из вышеперечисленных величин Br, Нc, Вm и Um,
Ymax - максимальное значение соответствующей величины.Despite the averaging of the results performed during the data processing in the microprocessor according to the above dependences, due to the limited number of poles of the magnetic circuit of the converter 10, the magnetization of the medium and the measurement are performed with some scatter. The dependence of each of the measured values of B r , N c , B m and U m on the orientation of the transducer on the surface of the product has the form:
Y = Y max • cos2α, (16)
where Y is any of the above values of B r , N c , In m and U m ,
Y max - the maximum value of the corresponding value.
Поэтому возможны ситуации, когда взаимные ориентации магнитопроводов преобразователя 10 и направлений главных механических напряжений в металле изделия таковы, что или условие (5) не может быть выполнено, или при каких-либо ориентациях магнитопроводов преобразователя 10 результат измерения будет нулевым (отсутствие сигнала), что приводит к существенным погрешностям измерений у всех известных аналогов. Кроме того, возможны искажения зависимости по непредсказуемым причинам (идентичность обмоток и пр.). Therefore, situations are possible when the mutual orientations of the magnetic circuits of the transducer 10 and the directions of the main mechanical stresses in the metal of the product are such that either condition (5) cannot be satisfied, or for any orientations of the magnetic cores of the transducer 10, the measurement result will be zero (no signal), which leads to significant measurement errors for all known analogues. In addition, dependency distortions are possible for unpredictable reasons (winding identity, etc.).
В данном устройстве угол между магнитопроводами преобразователя 10, а следовательно, и между направлениями по-очередного намагничивания металла не больше 45o. Для определенности (это частный вариант конструкции преобразователя 10) будем считать, что конструктивно был выбран шаг 22,5o (фиг.3). По этой причине по завершении цикла измерения в устройстве накапливается достаточно данных для поиска точного направления, при котором условие (5) выполняется и вычисления точного максимального значения каждой из названных пяти величин. Для этого накопленные данные аппроксимируют, например, по алгоритму Фурье, выделяют вторую угловую гармонику, амплитуду которой принимают за искомое значение исследуемой величины (в частности, Ux1 и Ux2), а фазу - за искомое направление (азимут) главного механического напряжения относительно ориентации преобразователя 10 на изделии. Свойства преобразования Фурье обеспечивают минимум среднеквадратической погрешности результата обработки, что существенно повышает точность измерения. При этом нулевые отсчеты, получаемые при каких-либо направлениях намагничивания среды, в данном устройстве оказываются дополнительным источником повышения точности, а не причиной неработоспособности устройства, как это имеет место у всех известных аналогов.In this device, the angle between the magnetic circuits of the transducer 10, and therefore between the directions of alternating magnetization of the metal is not more than 45 o . For definiteness (this is a particular version of the design of the transducer 10), we assume that a step of 22.5 o was constructively selected (Fig. 3). For this reason, at the end of the measurement cycle, the device accumulates enough data to search for the exact direction under which condition (5) is satisfied and calculate the exact maximum value of each of the five named values. To do this, the accumulated data is approximated, for example, according to the Fourier algorithm, the second angular harmonic is extracted, the amplitude of which is taken as the sought value of the studied quantity (in particular, U x1 and U x2 ), and the phase as the sought direction (azimuth) of the main mechanical stress relative to the orientation transducer 10 on the product. The properties of the Fourier transform provide a minimum standard error of the processing result, which significantly increases the accuracy of the measurement. In this case, zero readings obtained for any directions of magnetization of the medium in this device turn out to be an additional source of increasing accuracy, and not the reason for the inoperability of the device, as is the case with all known analogues.
На этапе градуировки устройства характеристики Br, Нc, Вm и Um, полученные в результате аппроксимации на разных уровнях нагружения и разгрузки образца металла, с помощью известных методов регрессионного анализа используют для вычисления параметров градуировочных зависимостей вида σ = A•tg(KUx)±Δ, а на заключительной стадии измерения на изделии с помощью устройства оценку искомого механического напряжения по каждой паре результатов измерений выполняют по формуле:
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]+Δ+}/2, если δ1<δ2,
где Ux1 - результат измерения при намагничивании при первой величине поля намагничивания,
Ux2 - результат измерения при намагничивании при второй величине поля намагничивания,
δ2 = A•[tg(K1•Ux1)-tg(K2•Ux2)]-Δ-;
Δ- = Δ1-Δ2;
Δ+ = Δ1+Δ2;
K1 и К2 - градуировочные коэффициенты, первый из которых соответствует Ux1, второй - Ux2,
Δ1 и Δ2 - градуировочные поправки, первая из которых соответствует Ux1, вторая - Uх2,
А - второй градуировочный коэффициент;
или по формуле
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]-Δ+}/2,
если неравенство не выполняется.At the calibration stage of the device, the characteristics B r , H c , B m and U m obtained as a result of approximation at different levels of loading and unloading a metal sample using known methods of regression analysis are used to calculate the parameters of calibration dependences of the form σ = A • tg (KU x ) ± Δ, and at the final stage of measurement on the product using the device, the estimate of the required mechanical stress for each pair of measurement results is performed according to the formula:
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] + Δ + } / 2 if δ 1 <δ 2 ,
where U x1 is the measurement result during magnetization at the first magnitude of the magnetization field,
U x2 - measurement result during magnetization at the second magnitude of the magnetization field,
δ 2 = A • [tg (K 1 • U x1 ) -tg (K 2 • U x2 )] - Δ - ;
Δ - = Δ 1 -Δ 2 ;
Δ + = Δ 1 + Δ 2 ;
K 1 and K 2 are calibration factors, the first of which corresponds to U x1 , the second to U x2 ,
Δ 1 and Δ 2 - calibration corrections, the first of which corresponds to U x1 , the second - U x2 ,
A is the second calibration factor;
or according to the formula
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] - Δ + } / 2,
if the inequality is not satisfied.
В результате выполнения описанного цикла операций в устройстве накапливается информация о напряжениях в слое металла, толщина h которого непосредственно связана со скин-эффектом:
где μ - магнитная проницаемость,
σ - электропроводность металла,
f - частота,
π=3,14...As a result of the described cycle of operations, information on stresses in the metal layer, the thickness h of which is directly related to the skin effect, is accumulated in the device:
where μ is the magnetic permeability,
σ is the electrical conductivity of the metal,
f is the frequency
π = 3.14 ...
Заметим, что в отличие от ближайшего аналога зависимость полученной информации от толщины h скин-слоя здесь одинакова для всех полюсов преобразователя 10, что повышает точность оценки. Note that, in contrast to the closest analogue, the dependence of the information obtained on the thickness h of the skin layer is the same for all poles of the transducer 10, which increases the accuracy of the estimate.
Следующий цикл измерения в устройстве начинается с того, что микропроцессор 4 изменяет частоту намагничивания среды за счет изменения длительности генерируемых ступенек квазисинусоидального сигнала или их количества в периоде. Все остальные операции остаются без изменений. В результате очередной цикл измерения позволяет накопить информацию о напряженном состоянии в слое другой толщины. Поскольку в обоих циклах напряженное состояние оценивается в слоях, толщины которых отсчитываются от поверхности изделия, полученная информация позволяет оценить напряженное состояние металла в слое на заданной глубине. Количество частот намагничивания (а следовательно, и вышеописанных циклов работы устройства) задают программно исходя из требований к разрешению по толщине слоев, в которых оценивается напряженное состояние металла. The next measurement cycle in the device begins with the fact that the microprocessor 4 changes the frequency of magnetization of the medium by changing the duration of the generated steps of the quasi-sinusoidal signal or their number in the period. All other operations remain unchanged. As a result, the next measurement cycle allows you to accumulate information about the stress state in a layer of a different thickness. Since in both cycles the stress state is evaluated in layers whose thicknesses are measured from the surface of the product, the information obtained allows us to evaluate the stress state of the metal in the layer at a given depth. The number of magnetization frequencies (and therefore the above described operation cycles of the device) is set programmatically based on the resolution requirements for the thickness of the layers in which the stress state of the metal is evaluated.
Результаты измерений и обработки отображаются на дисплее 2. The measurement and processing results are displayed on
По окончании всех циклов измерений с клавиатуры устройства (условно не показана) или программно по команде микропроцессора 4 подается команда на передачу результатов измерения и обработки через контроллер 3 на внешние устройства (ПЭВМ, принтер и пр.). At the end of all measurement cycles from the device’s keyboard (not shown conditionally) or programmatically, upon the command of microprocessor 4, a command is sent to transmit the measurement and processing results through
Использование предлагаемого способа определения механических напряжений и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с известным повысить точность получаемых результатов в более широком рабочем диапазоне. Кроме того, новые технические решения обеспечивают воспроизводимость результатов измерений и повышают оперативность их получения при замене преобразователя. Using the proposed method for determining mechanical stresses and a device for its implementation allows, in comparison with the known method, to increase the accuracy of the results obtained over a wider operating range. In addition, new technical solutions ensure the reproducibility of measurement results and increase the efficiency of their receipt when replacing the Converter.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1670437, G 01 L 1/12, oпубл. 1991.Sources of information
1. USSR copyright certificate 1670437, G 01
2. Патент РФ 2159924, G 01 L 1/12, oпубл. 2000. 2. RF patent 2159924, G 01
Claims (5)
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]+Δ+}/2, если δ1<δ2,
где Ux1 - результат измерения при намагничивании при первой величине поля намагничивания;
Ux2 - результат измерения при намагничивании при второй величине поля намагничивания;
δ1 = A•[tg(K1•Ux1)-tg(K2•Ux2)]+Δ-;
δ2 = A•[tg(K1•Ux1)-tg(K2•Ux2)]-Δ-;
Δ- = Δ1-Δ2;
Δ+ = Δ1+Δ2;
К1 и К2 - градуировочные коэффициенты, первый из которых соответствует Ux1, второй - Ux2;
А - второй градуировочный коэффициент;
Δ1 и Δ2 - градуировочные поправки, первая из которых соответствует Ux1, вторая - Ux2;
или по формуле
σ = {A•[tg(K1•Ux1)+tg(K2•Ux2)]-Δ+}/2,
если неравенство не выполняется.3. The method according to p. 1, characterized in that the calibration dependences are approximated by functions of the form σ = A • tg (KU x ) ± Δ, and the desired mechanical stress is estimated for each pair of measurement results using the arithmetic mean using the formula
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] + Δ + } / 2 if δ 1 <δ 2 ,
where U x1 is the measurement result during magnetization at the first magnitude of the magnetization field;
U x2 is the measurement result during magnetization at the second magnitude of the magnetization field;
δ 1 = A • [tg (K 1 • U x1 ) -tg (K 2 • U x2 )] + Δ - ;
δ 2 = A • [tg (K 1 • U x1 ) -tg (K 2 • U x2 )] - Δ - ;
Δ - = Δ 1 -Δ 2 ;
Δ + = Δ 1 + Δ 2 ;
K 1 and K 2 are calibration factors, the first of which corresponds to U x1 , the second to U x2 ;
A is the second calibration factor;
Δ 1 and Δ 2 - calibration corrections, the first of which corresponds to U x1 , the second - U x2 ;
or according to the formula
σ = {A • [tg (K 1 • U x1 ) + tg (K 2 • U x2 )] - Δ + } / 2,
if the inequality is not satisfied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001106509A RU2195636C2 (en) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001106509A RU2195636C2 (en) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2195636C2 true RU2195636C2 (en) | 2002-12-27 |
Family
ID=20247009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001106509A RU2195636C2 (en) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2195636C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199215U1 (en) * | 2020-03-02 | 2020-08-21 | Дмитрий Андреевич Поносов | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure |
| RU2747791C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-05-14 | Игорь Сергеевич Колесников | System and method for non-contact determination of mechanical stresses in pipeline |
-
2001
- 2001-03-05 RU RU2001106509A patent/RU2195636C2/en active IP Right Revival
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199215U1 (en) * | 2020-03-02 | 2020-08-21 | Дмитрий Андреевич Поносов | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure |
| RU2747791C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-05-14 | Игорь Сергеевич Колесников | System and method for non-contact determination of mechanical stresses in pipeline |
| WO2022086362A1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | Игорь Сергеевич КОЛЕСНИКОВ | System and method for non-contact detection of mechanical stresses in a pipeline |
| US11927495B2 (en) | 2020-10-20 | 2024-03-12 | Igor Sergeevich KOLESNIKOV | System and method for contactless determination of mechanical stresses in pipeline |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6850055B2 (en) | Measurement of the variation of a material property with depth in a ferromagnetic material | |
| JP2012103171A (en) | Magnetic field measuring device | |
| ATE375499T1 (en) | MEASURING ARRANGEMENT AND METHOD | |
| JPS60152950A (en) | Eddy current nondestructive testing method and device thereof | |
| JPS61162726A (en) | Stress detector | |
| US5195524A (en) | Flow imaging method by means of an MRI apparatus and apparatus for realizing same | |
| RU2195636C2 (en) | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method | |
| Volik et al. | Metrological aspects of an automated method for measuring electrophysical parameters of soft magnetic materials | |
| Carminati et al. | A virtual instrument for the measurement of the characteristics of magnetic materials | |
| JPH0252821B2 (en) | ||
| JPH02241435A (en) | Scanning of nuclear resonance signal | |
| RU2189020C1 (en) | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method | |
| Davis | Derivation and application of an equation to the BH loop | |
| US3904956A (en) | Alternating force magnetometer | |
| JPS63246147A (en) | Method and apparatus for measuring spectrum distribution of nuclear magnetization in prescribed volume region | |
| Oldham et al. | An intercomparison of ac voltage using a digitally synthesized source | |
| US6917896B2 (en) | Method and apparatus for using eddy current transducers in magnetic fields | |
| Haini et al. | A Method for Measuring Signals from 0.001 Hz to 1Hz | |
| Matyuk et al. | A setup for measuring the magnetic characteristics of soft magnetic materials and articles | |
| Pala et al. | Effect of measurement conditions on Barkhausen noise parameters | |
| SU1663526A1 (en) | Method of two-parameter quality control of products | |
| JPS5920114B2 (en) | Magnetic permeability measuring device | |
| SU1728748A1 (en) | Method for measuring parameters of nuclear quadripole interactions with two-spin system | |
| Fiorillo et al. | Recent advances in measuring methods in soft magnetic materials | |
| RU2079825C1 (en) | Gear measuring mechanical stresses in metal articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090306 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100810 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20101125 |