SU1144003A1 - Способ измерени механических напр жений в ферромагнитных издели х - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ , при котором в контролируемом изделии возбуждают с помощью накладного электромагнитного преобразовател  вихревые токи негармонической формы, выбирают параметры преобразовател , измен   немагнитный зазор между преобразователем и поверхностью образца, измер ют параметры гармоник электрического напр жени  на преобразователе, по которым определ ют механическое напр жение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  Точности измерений, сначала на ненагруженном образце, изготовленном из материала контролируе . мого издели , снимают зависимости изменени  амплитуд двух гармоник от величины зазора, а параметры преобразовател  выбирают так, чтобы одна из гармоник имела экстремальную зависимость от величины немагнитного зазора с экстремумом при зазоре, превьш1ающем минимальный заданный дл  существующей поверхности контролируемого издели , фиксируют значение амплитуды низшей гармоники, соответствующее величине зазора, при котором существует экстремум высшей гарсл моники, затем нагружают образец и снимают зависимость амплитуды высшей гармоники от величины механических напр жений при том фиксированном значении амплитуды низшей гармоники, при котором существует экстремум высшей гармоники на ненагруженном образце , устанавливают электромагнитный 4 преобразователь на изделие с зазором, N при котором низша  гармоника равна ранее зафиксированной величине, и считывают значение амплитуды высшей гармоники, по которому определ ют ве личину механических напр жений.

Description

Изобретение относитс  к средствам неразрушающего контрол  изделшЧ и мо жет быть использовано дл  измерени  механических напр жений в сварных, прокатных, литых заготовках и конструкци х из ферромагнитных материа лов . , Известен способ электромагнитног контрол , при котором параметрический преобразователь питают синусоидельным или импульсным напр жением и по амплитуде выходных сигналов определ ют параметры контролируемог издели  Uj Недостаток этого способа заключа етс  в зависимости -результатов изме рени  колебаний.зазора мезвду поверх иостью контролируемого издели  и -электромагнитным преобразователем; Изменени  величины зазора, св занные с шероховатостью поверхности, толщиной запретного покрыти  и т.д., .не контролируютс . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  спосо заключающийс  в том, что, измен   з зор мелсду преобразователем и поверх ностью образца, перемещают катушку преобразовател  вдоль его ферромагнитного сердечника,, фиксируют ее в положении минимальной чувствительности к колебани м зазора, вначале н контрольном образце с верхним значе нием контролируемого п.араметра, затем устанавливают преобразователь. на образец с нижним значением контроли .руемого параметра., подключают параллельно катушке емкость, -вели ,ину которой выбирают из услови  ми нимальной чувствительности к колеба ни м зазора, затем устанавливают преобразователь на образец с произвольным значением контролируемого параметра, подключают параллельно компенсатщонной катушке и емкости переменный резистор, сопротивление которого подбирают из услови  минимальной чувствительности к зазору при произвольном значении контрол руемого параметра 2j . Однако известный способ обладает недостаточной точностью измерений, так как в данном случае только умен шаетс  чувствительность к колебани  зазора, но изменени  величины зазор все равно внос т ошибку при измерении контролируемого параметра. Действительно , точность измерений невы сока на границах диапазона колебани  зазора и за его пределами и максимальна при зазоре, на котором производилась настройка преобразовател . Поэтому дл  получени  максимально возможной точности необходимо всегда на образце и на изделии выставл ть электромагнитный преобразователь на зазор, обеспечивающий макеимальную точность. Известный же способ не предусматривает контроль реального зазора при измерении, вследствие че.го настройка преобразовател  по минимальной чувствительности к зменению зазора еще не обеспечивает максимально возможной точности. Цель изобретени  - повышение точности измерени  механических напр жений путем исключени  вли ни  зазора . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ненагруженном образце, изготовленном из материала контролируемого издели , возбуждают с помощью накладного электромагнитного преобразовател  вихревые токи негармонической формы и снимают зависимости измерени  амппитуд двух гармоник от величины зазора, при этом параметры преобразовател  выбирают так, чтобы одна из гармоник, например, высша , имела экстремальную зависимость от величины немагнитного зазора с экстре 1умом при зазоре, превышающем минимально возможный дл  существующей поверхности контролируемого издели , фиксируют значение амплитуды низшей гармоники, соответствующее величине зазора, при котором существует экстремум высшей гармоники, нагружают образец и снимают зависимость амплитуды высшей гармоники от величины механических напр жений при том фиксированном значении амплитуды низшей гармоники, при котором существует экстремум высшей гармоники на ненагруженном образце, устанавливают электромагнитный преобразователь на изделие с зазором, при котором низша  гармоника равна ранее зафиксированной величине, и считывают значение амплитуды высшей гармоники, по которому определ ют величину механических , напр жений. На фиг. 1 показана зависимость изменени  амплитуды напр жени  А низшей гармоники (крива  CL) и амплитуды напр жени  Aj высшей гармоники (кри .ва  о 3 от величины немагнитного зазора 8между электромагнитным преобразователем и поверхностью издели , где Sg - зазор, при котором зависимость Ag i(S) принимает экс ремальное значение; йа фиг. 2 - зависимость приращени  амплитуды напр жени  АИ низшей гармоники (крива  В и приращени  амплитуды напр жени  А g высшей гармоники (крива -2,) от в личины механических напр жений d , н фиг. 3 - функциональна  схема устро ства дл  реализации предлагаемого способа. Эффект получени  различных завис , мостей гармоник от изменени  зазора .достигаетс  за счет выбора парамет .тгов преобразовател . При подключени преобразовател , например, при использовании резонансного метода, источнику намагничивающего тока через конденсатор образуетс  колебате ный контур, состо щий из емкости конденсатора и индуктивности преобразовател . В этом случае параметры преобразовател  выбирают, например, изменением числа его витков так, чтобы на частоте высшей гармоники при нахождении преобразовател  на требуемом (состо нием поверхности издели ) рассто нии от повер::ности образца, изготовленного из материаi ла издели , в указанном контуре про исходил резонанс. Это и обуславливает экстремальную зависимость вели чины амплитуды напр жени  высшей гармоники -от величины зазора (крива  сГ фиг. 1). Так как пор док гар моник различен, дл  частоты низшей I гармоники колебательный контур в ре зонанс настроен не будет, что и обуславливает монотонную зависимост амплитуды напр жени  низшей гармоники от величины зазора (крива  а, ,фиг. 1). Причем приращение амплитуды напр жени  А низшей гармоники, вносимое колебани ми зазора на пор док и более, превосходит приращение , вносимое механическими напр же ни ми (крива  Е, фиг. 2),поэтому при регистрации зазора по амплитуде напр жени  низшей гармоники дол , а значит, и погрешность, вызванна  приращением амплитуды напр жени  этой гармоники от механических напр жений , незначительна. Дл  высшей гармоники, благодар  выбору парамет ров преобразовател , при зазоре Од 034 при котором производ т измерени , приращение амплитуды напр жени  этой гармоники от изменени  механических напр жений (крива  г., фиг. 2) более чем на пор док превосходит приращение этой амплитуды от колебани  зазора в достаточно малой окрестности фиксированного зазора , поэтому возможные изменени  зазора при измереточность практически не влинии на Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 намагничивающего тока, например, пр моугольной формы, накладной электромагнитньп преобразователь 2, селективные усилители 3 и 4 соответственно низшей и высшей гармоник рабочего сигнала, выпр мители 5 и 6, интегрирующие усилители 7 и 8, регистрирующие приборы 9 и 10, образующие совместно с соответствующими селективными усилител ми два раздельных канала выделени  и регистрагии значений амплитуд напр жени  соответственно низшей и высшей гармоник. Способ измерени  механических наг пр жений в ферромагнитных издели х-осуществл ют следующим образом. Преобразователь 2 устанавливают на образце, изготовленном из материал контролируемого издели , намагничивают образец электромагнитным полем, созданным намагничивающим током, который подаетс  с генератора 1 и протекает через обмотку преобразовател . Выбирают параметры преобразовател , .например, измен   число витков об- обмотки, либо любым другим способом так, чтобы при изменении зазора между преобразователем и образцом, приращени  амплитуд гармоник имели зависимости а и о (фиг. 1), причем величина зазора S устанавливаетс  (вы- ; бором параметров преобразовател ) с превышением шероховатости и толщины защитного покрыти  поверхности издели . Значение Вд фиксируют по показанию прибора 9. Затем производ т: тарировку прибора, нагружа  образец с установленным на нем преобразователем 2 и снимают зависимость показани  прибора 10 от величины механических напр жений в образце. После этого устанавливают преобразователь 2 на изделие с зазором 69 , который редел етс  по зафиксированному ранее на образце соответствующему этому за-

зору показанию прибора 9, снимают показание прибора 10 и, использу  тарировочную зависимость показаний этого прибора от механических напр жений А g 1(о), определ ют величину механических напр жений в контролируемом изделии.

Предлагаемый способ за счет точной настройки преобразовател  и непрерывного контрол  величины зазора между ним и контролируемым изделием позвол ет проводить при помощи реализующей его аппаратуры измерени  как остаточных, так и действующих механических напр жений с регистрацией их знака на неподготовленной поверхности издели , т.е. с большей степенью шероховатости, наличии незлектропровод щих покрытий и т.п. с точностью не хуже, чем на подготовленной поверхности. Кроме того, наличие канала контрол  величины зазора повышает точность и надежность процесса измерени .

f,

Фиг.

Фаг.

Фиг, J

Claims (1)

1. { СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ, при котором в контролируемом изделии возбуждают с помощью накладного электромагнитного преобразователя вихревые токи негармонической формы, выбирают параметры преобразователя, изменяя немагнитный зазор между преобразователем и поверхностью образца, измеряют параметры гармоник электрического напряжения на преобразователе, по которым определяют механическое напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения Точности измерений, сначала на ненагруженном образце, изготовленном из материала контролируе. мого изделия, снимают зависимости изменения амплитуд двух гармоник от величины зазора, а параметры преобразователя выбирают так, чтобы одна из гармоник имела экстремальную зависимость от величины немагнитного зазора с экстремумом при зазоре, превышающем минимальный заданный для существующей поверхности контролируемого изделия, фиксируют значение амплитуды низшей гармоники, соответ- _ ствующее величине зазора, при кото- 5 ром существует экстремум высшей гармоники, затем нагружают образец и снимают зависимость амплитуды высшей гармоники от величины механических напряжений при том фиксированном значении амплитуды низшей гармоники, при котором существует экстремум высшей гармоники на ненагруженном образце, устанавливают электромагнитный преобразователь на изделие с зазором, при котором низшая гармоника равна ранее зафиксированной величине, и считывают значение амплитуды высшей гармоники, по которому определяют величину механических напряжений.