SU1437679A1 - Электромагнитный способ комплексного контрол ферромагнитных изделий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающим методам контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности контрол . Из выходного сигнала вихретокового преобразовател  выдел ют низкочастотную соответствующую частоте перемагничивани  составл ющую и составл ющую, соответствующую магнитным шумам Баркгаузена. Выделенные составл ющие подаютс  на входы управл емых усилителей, на управл ющие входы которых поступает сигнал, пропорциональный величине тока перемагничивани . Откорректированна  составл юща  шумов Баркгаузена с помощью фильтров раздел етс  на высокочастотную и низкочастотную составл ющие. По величине высокочастотной составл ющей шумов Баркгаузена и величине тока перемагничивани  в блоке обработки информации определ ют толщину электропровод щего покрыти , а по величине низкочастотной составл ющей щумов Баркгаузена и низкочастотной составл ющей- выходного сигнала преобразовател  определ ют свойства неэлектропровод щего покрыти . 2 с.п. ф-лы, 1 ил. «е (Л

Description

4 00 О)

«

со

Изобретение относитс  к неразрушающим электромаг штным методам контрол  и может быть использовано дл  контрол  физико-мехаьшческих свойств ферромагнитных материалов и измерени  толщины защитных покрытий на основе использовани  эффекта Баркгаузена.

Цель изобретени  - повьппение достоверности контрол  путем увеличени  :числа контролируемых параметров из- рели ,

I На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  комплексного электромагнитного контрол  ферро- магнитных изде.пий.

Устройство содержит электромагнитный преобразователь 1, состо щий из обмотки 2 перемагничивани ,, последо- ватепьно соединенной с ней дополни- Тельной обмотки 3 и измерительной обмот1ш 4 и предназначенный дл  установки контролируемого издели  5, Последовательно соединенные генератор 6 тока перемагничивани  и изме- ритель 7 тока перемагничивани , выход которого подключен к обмо|;ке 2 перемагничивани , последовател:ьно соединенные первый фильтр 8 верхних частот j вход которого подключен к изме- рительной обмотке 4,. предвари тел ьньй усилитель 95 управл емый усилитель 10 шумов -Баркгаузена5 второй вход ко- торого подключен к второму выходу измерител  7 тока перемагничивани , второй фильтр 11 верхних частот и управл емой усилитель 12 верхних частот шумов Баркгаузена последовательно соединенные фильтр 13 нижних частот и усилитель 14 нижних частот Баркга.узена5 выход которого подключен X второму входу управл емого усилител  12f управл емый усилитель 15 Ht-ганих частот, входы которого подключены к дополнительной обмотке 3 и вто выкоду измерител  7 тока пере- магничиваии , ийдикатор 16 и блок 17 обработки информации, четыре входа которого cjDOTBeTCTBeHHO подключены к выходам управл емого усил1- тел  15 ниж них частот J, ус  лител  14 нижних частот управл емого усилител  12 верхних частот шумов Баркгаузена и втором выходу измерител  7 тока перемагничивани  а выход блока 57 подключен к входу индикатора 16

Устройство дл  комплексного электромагнитного контрол  ферромагнитных изделий работает следующим образом.

Перед измерени ми электромагнитный преобразователь 1 устанавливают на поверхность контролируемого издели  5 С генератора 6 тока перемагничивани  через измеритель 7 тока перемагничивани  на обмотку 2 преобразовател  1 подают переменный ток низкой частоты (8-40 Гц), Вносимое сопротивление электромагнитного преобразовател  1 убывает пгж удалении его от ферромагнитной основы издели  5 по экспоненциальной зависимости. В результате возрастает ток перемагничивани  .

пер

Up/Z

в«

где Up - напр жение, подаваемое

на злектромагнитньй преобразователь и имеющее посто нную величину;

вносимое сопротивление электромагнитного преобразовател  1,

Удаление электромагнитного преобразовател  : 1 от ферромагнитной основы издели  5 обусловлено суммарной толщиной покрытий 18 и 19 и погрешностью установки электромагнитного преобразовател  1 на изделие. Зна  значение тока перемагничивани , получаемое при установке преобразовател  1 на изделие без покрытий 18 и 19, и величину сигнала на выходе измерител  7 тока перемагничивани , суд т о суммарной толщине покрыти  с точностью до погрешности установки электромагнитного преобразовател  1. Переменное электромагнитное поле, создаваемое электромагнитным преобразователем 1, возбуждает в ферромагнитной основе издели  5 электромагнитные волны различной природы, которые навод т в дополнительной обмотке 3 и измерительной обмотке 4 электромагнитного преобразовател  1 вторичную ЭДС, Из вторичной ЭДС, снимаемой с дополнительной обмотки 3, выдел ют низкочастотную часть, котора  несет информацию о физико-механических свойствах ферромагнитной основы издели  5. Ее усиливают управл емым усилителем 15 нижних частот и подают на первый вход 20 блока 17 обработки сигналов.

Из вторичной ЭДС, наводимой в измерительной обмотке 4, выдел ютс  при помощи фильтра 8 верхних частот, усиливаютс  предварительным усилителем 9 и управл емом усилителем 10

d шумов Баркгаузена электрические сиг- ,налы шумов Баркгаузена,

Дл  компенсации уменьшени  вторичной ЭДС, вызванного удалением электромагнитного преобразовател  1 от ферромагнитной основы издели  5, на управл ющие входы управл емого усилител  15 нижних частот и управл емого усилител  10 шумов Баркгаузена посту- IQ рыти  имеет вид пает сигнал с сигнального выхода измерител  7 тока. Это позвол ет исключить вли ние разброса суммарной толщины покрытий 18 и 19 и погрешности установки преобразовател  1 на резуль-15 таты контрол  электропровод щего покрыти  19, физико-механических свойств и структуры ферромагнитной основы издели  5о

.«Из сигнала шумов Баркгаузена выдел етс  с помощью фильтра 13 нижних частот низкочастотна  часть спектра , котора  несет информацию о структуре ферромагнитной основы издели  5. Эту -часть сигналов преобразовател  1 25 где 1 усиливают усилителем 14 нижних частот шумов Баркгаузена и подают в блок 17 обработки сигналов на вход 21.

По затуханию высокочастотной части зо спектра сигналов шумов Баркгаузена от вихретокового взаимодействи  их с материалом электропровод щего покрыти  19 суд т о его толщине. Эту часть сигналов преобразовател  1 выдел ют фильтром 11 верхних частот, усиливают -усилителем 12 верхних частот щумов Баркгаузена и подают на вход 22 блока 17 обработки сигналов.

20

основы издели , а также комплексн показатели качества издели . Зате он сравнивает зафиксированные в п цессе контрол  комплексные показ ли качества издели  с заранее зад ными уровн ми качества и выдает р зультаты сравнени  и вычислений в дикатор 16. Показатель качества п

S S(c,d) К,с + K./d-c) ,

где с - сигнал, поступаюп й на вх

22и характеризующий толщ электропровод щего покрыт сигнал, поступающий на вх

23и характеризующий сумм ную толщину покрыти .

Показатель качества ферромагни ной основы издели  имеет вид:

Р P(l,f) К,с - К f

5

г:

35

сигнал, поступающий на в

20и характеризующий физ механические свойства ф ромагнитной основы издели сигнал, поступающий на в

21и характеризукщий стру ру ферромагнитной основы дели .

Весовые коэффициенты К , К, К К и К получены путем аппроксимац эмпирических коррел ционных зависи мостей линейным полиномом. Разбрак ка изделий производитс  путем осуществлени  логической операции сра нени  заданных критериев качества

JJfia компенсации вли ни  структуры 40 полученными в йроцессе измерени :

рыти  имеет вид

основы издели , а также комплексные показатели качества издели . Затем он сравнивает зафиксированные в процессе контрол  комплексные показатели качества издели  с заранее заданными уровн ми качества и выдает результаты сравнени  и вычислений в индикатор 16. Показатель качества покd IQ рыти  имеет вид 15

25 где 1

0

S S(c,d) К,с + K./d-c) ,

где с - сигнал, поступаюп й на вход

22и характеризующий толщину электропровод щего покрыти ; сигнал, поступающий на вход

23и характеризующий суммарную толщину покрыти .

Показатель качества ферромагнитной основы издели  имеет вид:

1

Р P(l,f) К,с - К f

5

25 где 1

зо

г:

35

сигнал, поступающий на вход

20и характеризующий физико- механические свойства ферромагнитной основы издели ; сигнал, поступающий на вход

21и характеризукщий структуру ферромагнитной основы издели .

Весовые коэффициенты К , К, К j, К и К получены путем аппроксимации эмпирических коррел ционных зависимостей линейным полиномом. Разбраковка изделий производитс  путем осуществлени  логической операции сравнени  заданных критериев качества с

ферромагнитной основы издели  5 на результат измерени  толщины электропровод щего покрыти  19 управл ющий вход усилител  12 верхних частот щумов Варкгаузена соединен с выходом усилител  14 нижних частот щумов Баркгаузена, Это позвол ет автоматически учитывать колебание структурных характеристик основы издели  5 при контроле толщины покрыти  19,

Блок 17 обработки.сигналов по определенным заранее зависимост м и величинам входных сигналов вычисл ет значени  суммарной толщины покрытий 18 и 19, толщину электропровод щего 5покрыти  19, толщину неэлектропровод щего покрыти  IB, значени  величин, характеризующих физико-механические свойства и структуру ферромагнитной

П , S П ,

Пз Р

П.

П-,, П, П J, П4- числовые значени , соответствующие предельно-допустимым критери м качества контролируемых изделий, Ф о р м ула изобретени 

55 J, Электромагнитный способ комплексного контрол  ферромагнитных изделий , заключающийс  в том, что издели  помещают в переменное электромагнитное поле преобразовател .

выдел ют низкочастотную составл  - щую сигнала преобразовател  на частоте перемагничивани  и выдел ют из сигнала преобразовател  составл ющую Характеризующую магнитные шумы Барк- гаузена, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , измер ют величину тока перемагничивани  преобразовате- Ь , пропорционально измен ют по результатам измерени  тока перемагни- {чивани  выделенные со от авл к дие сиг- рала реакции преобразовател , скор- ректированную составл ющую реакции |преобразовател , характеризующую |магнитные шумы Баркгаузена, раздел ют на низкочастотную и высокочастот- ную составл ющие, по значени м высо- 1кочастотной составл ющей шумов Барк- таузена и величине тока перемагничи- вани  определ ют толщину электропро- вод щего покрыти  издели , а по значени м низкочастотной составл ющей шумов Баркгаузена и низкочастотной составл ющей сигнала преобразовател  определ ют качество ферромагнитного основани  издели 

2. Устройство дл  электромагнит- |ного комплексного контрол  ферромаг- :нитных изделий, содержащее электро- |магнитный преобразовател , состо щий из П-образного сердечника, намотанной на него обмотки перемагничива

ни  и измерительной обмотки, располо- 35 третьего управл емого низкочастотно- зкенной между полюсами сердечника, последовательно соединенные генератор тока перемагничивани  и измеритель тока перемагничивани , подключенный к обмотке перемагничивани , последовательно соединенные первый фильтр верхних частот, вход которого

го усипит ел  , выходу усилител  низких частот шумов Баркгаузена, выходу первого управл емого усилител  верхних частот шумов Баркгаузена и выхо- 40 ду измерител  тока перемагничивани , а выход блока обработки информации подключен к входу индикатора.

подкпючен к измерительной обмотке преобразовател , и предварительный усилитель,последовательно соединенные второй фипьтр верхних частот и первый управл емый усилитель верхних частот шумов Баркгаузена, последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель низких частот шумов Баркгаузена , выход которого подключен к второму входу управл емого усилител  верхних частот шумов Баркгаузена, и индикатор, отличающеес  тем,что, с целью повьш ени  достовер5 ности контрол , устройство снабжено дополнительной обмоткой, расположенной на сердечнике и включенной последовательно с обмоткой перемагничивани , вторым управл емым усилитй1ем верхних частот шумов Баркгаузена, первый вход которого соединен с выходом предварительного усилител , второй вход соединен с вторым выходом измерител  тока перемагничивани , а выход - с входами фильтра нижних частот и второго фильтра верхних частот третьим управл емым низкочастотным усилителем, первьй вход которого под ключен к выходу дополнительной обмот0 ки преобразовател , а второй вход - к второму выходу измерител  тока перемагничивани , и блоком обработки информации, четыре входа которого соответственно подключены к выходу

0

5

35 третьего управл емого низкочастотно-

го усипит ел  , выходу усилител  низких частот шумов Баркгаузена, выходу первого управл емого усилител  верхних частот шумов Баркгаузена и выхо- 40 ду измерител  тока перемагничивани , а выход блока обработки информации подключен к входу индикатора.

Claims (2)

1. Электромагнитный способ комплексного контроля ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что изделия помещают в переменное электромагнитное поле преобразователя, выделяют низкочастотную составляющую сигнала преобразователя на частоте перемагничивания и выделяют из сигнала преобразователя составляющую, Характеризующую магнитные шумы Баркгаузена, отличающийся тем, что, с ’целью повышения достоверности контроля, измеряют величину тока перемагничивания преобразователя, пропорционально изменяют по результатам измерения тока перемагничивания выделенные составляющие сигнала реакции преобразователя, скорректированную составляющую реакции преобразователя, характеризующую магнитные шумы Баркгаузена, разделяют на низкочастотную и высокочастотную составляющие, по значениям высокочастотной составляющей шумов Баркгаузена и величине тока перемагничи•вания определяют толщину электропроводящего покрытия изделия, а по значениям низкочастотной составляющей шумов Баркгаузена и низкочастотной составляющей сигнала преобразователя определяют качество ферромагнитного основания изделия4

2. Устройство для электромагнитного комплексного контроля ферромагнитных изделий, содержащее электромагнитный преобразователя, состоящий из П-образного сердечника, намотанной на него обмотки перемагничивания и измерительной обмотки, расположенной между полюсами сердечника, последовательно соединенные генератор тока перемагничивания и измеритель тока перемагничивания, подключенный к обмотке перемагничивания, последовательно соединенные первый фильтр верхних частот, вход которого подключен к измерительной обмотке преобразователя, и предварительный усилитель,последовательно соединенные второй фильтр верхних частот и первый управляемый усилитель верхних частот шумов Баркгаузена, последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель низких частот шумов Баркгаузена, выход которого подключен к второму входу управляемого усилителя верхних частот шумов Баркгаузена, и индикатор, отличающееся тем,что, с целью повышения достоверности контроля, устройство снабжено дополнительной обмоткой, расположенной на сердечнике и включенной последовательно с обмоткой перемагничивания, вторым управляемым усилителем верхних частот шумов Баркгаузена, первый вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, второй вход соединен с вторым выходом измерителя тока перемагничивания, а выход - с входами фильтра нижних частот и второго фильтра верхних частот третьим управляемым низкочастотным усилителем, первый вход которого подключей к выходу дополнительной обмотки преобразователя, а второй вход к второму выходу измерителя тока перемагничивания, и блоком обработки информации, четыре входа которого соответственно подключены к выходу третьего управляемого низкочастотного усилителя, выходу усилителя низких частот шумов Баркгаузена, выходу первого управляемого усилителя верхних частот шумов Баркгаузена и выходу измерителя тока перемагничивания, а выход блока обработки информации подключен к входу индикатора.