SU1642363A1

SU1642363A1 - Способ контрол физико-механических свойств ферромагнитных изделий и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1642363A1
Application number: SU874285781A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Возмитель; Галина Николаевна Олифиренко; Татьяна Ивановна Ярошко
Original assignee: Краснодарский политехнический институт
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1991-04-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительно-информационной технике. Цель изобретени - расширение области применени . Цель достигаетс тем, что в предложенном способе на контролируемое изделие воздействуют в продольном и поперечном направлени х гармоническим магнитным полем таким образом, что в каждом последующем периоде перемагничивани контролируемого издели указанную фазу увеличивают на посто нную величину, кратную периоду перемагничивани контролируемого ферромагнитного издели , при этом регистрируют спектральные составл ющие отклика сигналов первичного измерительного преобразовател (ПИП) и определ ют, использу их совокупность , прочностные и пластические характеристики. В дальнейшем, исключа фон, вносимый вариацией структуры в отклики сигналов ПИП, определ ют первичные оценки составл ющих тензора механических напр жений , величины остаточной эксплуатационной прочности объекта контрол . Устройство содержит блок компенсационных преобразователей, блок тен-1 зометрпческих датчиков, мультиплексор блок пам ти, имитатор опорных деталей узел эталонного нагружени образцов, состо щий из универсального стенда, . контроллера управлени стендом, узел измерени параметров магнитных шумов , состо щий из фильтра верхних частот, нормализатора импульсов, измерител интенсивности скачков Барк- гаузена и блока управлени кратности а также узел формировани компенсационных сигналов5 состо щий из буферной пам ти, цифроаналоговьтх преобразователей и согласующих устройства. 2 с.п. ф-лы, 3 ил-. о Ш о Јь ГО со С&amp; со

Description

Изобретение относитс к измеритель но-информационной технике, а именно к способам и устройствам неразрушаю- щего контрол физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, и может быть использовано дл контрол остаточной эксплуатационной прочности изделий в машиностроительной и авиационной промышленности .

Цель изобретени - расширение облас ти применени за счет контрол величины остаточного ресурса, времени эксплуатации контролируемых ферромагнитных изделий и определение остаточной эксплуатационной прочности.

На фиг.1 представлена структурна схема устройства, реализующего спо- соб контрол физико-механических показателей ферромагнитных изделий; на фиг.2 на основной кривой намагничивани положение фазовых магнитных переходов V и дл издели контролируемого сортимента; на фиг.З- импульсна сери , использующа с во втором режиме намагничирани .

Устройство дл контрол физико- механических свойств ферромагнитных изделий содержит последовательно соединенные блок 1 намагничивани , блок 2 первичных измерительных преобразователей , коммута1 л 3, второй вход которого соединен с выходом бло- ка 1 намагничивани , аналого-цифровой преобразователь 4, генератор 5 калибровочных сигналов, вход которого соединен с третьим входом коммутатора 3 контроллер 6 тока намагничивани , вы- ход которого подключен к входу блока 1 намагничивани , блок 7 тензометри- ческих датчиков, выход которого соединен с четвертым входом Коммутатора 3, узел измерени параметров маг- нитных шумов, состо щий из последовательно соединенных фильтра 8 верхних частот, вход которого подключен к выходу коммутатора, нормализатора 9 импульсов, измерител 10 интенсив- ности скачков Баркгаузена и блока 11 управлени кратностью, выход которого подключен к второму входу измерител 10 интенсивности скачков Баркгаузена , узел формировани компенса- ционных сигналов, состо щий из последовательно соединенных блика буферной пам ти, первого цифроаналого- вого преобразовател 13, первого блока 14 согласовани и блока 15 компенсационных преобразователей, подключенного к блоку 2 первичных измерительных преобразователей, а также последовательно соединенных второго цифроаналогового преобразовател 16, вход которого подключен к выходу блока 12 буферной пам ти, и второго блока 17 согласовани , подключенного к второму входу блока 15 компенсационных преобразователей, узел вычислений , состо щий из последовательно соединенных мультиплексора 18, входы которого соответственно подключены к выходу аналого-цифрового преобразо

вател 4, второму выходу контроллера 6 тека намагничивани , к выходу изме-ч рител 10 интенсивности скачков Баркгаузена , интерфейса 19 и миниЭВМ 20, имитатора 21 опорных деталей, вход которого соединен с вторым входом интерфейса 19, а выход - с входом блока 12 буферной пам ти и с четвертым входом мультиплексора 18, и второго блока 22 пам ти, вход которого подключен к второму входу интерфейса 19, а выход - к п тому входу мультиплексора 18, узел эталонного нагру- жени , состо щий из последовательно соединенных универсального стенда 23, РХОД которого соединен с вторым выходом интерфейса 19, а второй выход - с шестым входом мультиплексора 18 и контроллера 24 управлени стендом , а также блок 25 управлени , вход которого соединен с третьим выходом интерфейса 19, а выходы соединены С входом контроллера 6 тока намагничивани , с вторым входом универсального стенда 23, с п тым входом коммутатора, с четвертым входом измерител 10 интенсивности скачков Баркгаузена, с входом блока 11 управлени кратностью, с вторым входом имитатора 21 опорных деталей, второй выход интерфейса 19 подключен к второму входу контроллера 6 тока намагничивани , а выход блока 1 намагничивани соединен с п тым входом измерител 10 интенсивности скачков Баркгаузена.

В первом режиме намагничивани гармоническим электромагнитным полем в продольном и поперечном направлени х фазовое соотношение между намагничивающими токами устанавливают таким образом, что в каждом последующем этапе перемагню-ивани объекта контрол изменение его кратно периоду зондирующего воздействи на объект контрол , при этом регистрируют спектральные составл ющие отклика первичного измерительного преобразовател (ПИИ) и вычисл ют оценки прочностных и пластических характеристик контролируемого издели :

а в дальнейшем, исключа фон, вносимый аддитивной составл ющей помех, обусловленной вариацией структуры материала объекта контрол в отклик сигнала ПИП, определ ют первоначально оценки составл ющих тензора абсолютных реологических напр жений в объекте контрол

L,©,

Л °н Мо

а4е-СОа (1,Т);

L2-z а50

Ffi)

+ a5i-COaAf,T)

f

а затем определ ют величину эффективного напр жени с эср и остаточную эксплуатационную прочность объекта контрол (6rt):

$г

лг zz .

л

Л. гпл

(1 - --22) U ЛСГТ;

Г , Эф Vv-M

ехр Ь&-0Т

где т - структурно-реологический

параметр объекта контрол ;

v - величина фазового реологи- k-M

ческого перехода из среды

Кельвина в среду Максвелла. Во втором режиме намагничивани воздействуют на объект контрол до- полнителъно в продольном направлении импульсной серией с амплитудными зна- чени ми напр женности магнитных по лей, соответствующих област м максимальной спектральной плотности магнитных шумов Баркгаузена, причем дискрет изменени амплитудного значени импульсной серии от цикла к циклу намагничивани устанавливают таким, что обеспечивают изменение силового воздействи магнитного пол на объект контрол , равное величине

АН 3/2ft5/J5n,.uЈ9q, }

где , const,соответствующий области Гука; I

J намагниченность насыщени ;

А - магнитострикци насыщени 1 S

объекта контрол )

при этом регистрируют спектральные составл ющие откликов ПИП в базисе ортогональных функций Уолша на различных локальных интервалах анализа различной кратности и по совокупности их информативных; составл ющих определ ют величину и знак J№) и J(CO, а в дальнейшем провод т определени

и оценку величины времени ос сточного ресурса объекта контрол

рэ

d

А

kjtf

ЭФ

)

пит(& ) Jtf9(f),

10

при этом весовые множители регрессионных уравнений

МО

lu

5-0 а$1

,. .. , d, k, ш

определ ют в цикле обучени на об- разцах предварительной обучающей выборки образцов контролируемого сортимента .,

В предлагаемом способе дл опреде- лени величины tp используют инфор- мацию о характере изменени зависимости ) дл данного ферромагнитного материала, при этом дл определени величины и знака при первой JA (ЈЧа)) т (

J5 y и второй ) производной используют силовое воздействие магнитного пол на контролируемый ферромагнитный объект, так как между АН и й Ь эф существует однозначна количественна взаимосв зь.

В первом режиме намагничивани при переходе от одного этапа перемаг- ничивани к другому дискретно измен ют фазовое соотношение между токами намагничивани в продольном и поперечном направлени х, при этом дискрет изменени фазы устанавливают кратным периоду персмагничивани контролируемого издели , численно завис щий также от разности количественных значений фазовых магнитных переходов ( - vЈH), определ емых по данным дл основной кривой намагничивани в цикле обучени s при этом в указанном цикле устанавливают в вной форме соотношение

Н-&

+ а

VA-H

+

16о

+ а

б2и&

63

V +

6Ф

6i

К

огт

V)

где або afi1 ,...,

абГ

весовые множи- жители, посто - нные дл ферромагнитных изделий контролируемого ассортимента .

Применение указанного соотношени позвол ет обеспечить одинаковое разрешение по контролируемым механическим

16

напр жени м дл ферромагнитных изде-

лий из различных ферромагнитных материалов .

Длительность импульсов серии намагничивани во втором режиме намагничивани устанавливают такой, при которой уже практически не сказываетс вли ние магнитной в зкости на процесс намагничивани контролируемого издели .

В первом режиме намагничивани аплитуды полей в продольном и поперечном направлени х устанавливают такими , что обеспечивают перемагничива ние изделий контролируемого ассортимента по предельным петл м (И g мд 50-150 кА/м)„ Выбор диапазона изменени амплитудных значений импульсной серии намагничивани во вто ром режиме зондировани объекта контрол осуществл етс на основе определени диапазона напр женностей магнитных полей, соответствующих протеканию интенсивных процессов смещени доменных границ (по скачкам Баркга- узена), и осуществл етс на образцах представительной обучающей выборки.

В данном способе, обеспечивающем измерение величины остаточной эксплуатационной прочности и остаточного ресурса -времени безаварийной эксплуатации объекта контрол , величину определ ют в режиме обучени на представительной обучающей выборке образцов различных прочностных групп, при этом на последние поочередно воздействуют эталонными нагружени ми в области Гука, одновременно его зондируют магнитным полем в продольном направлении, регистрируют деформации в последних и отклики сигналов первичных измерительных преобразователей , при этом использу информацию о приращении намагничивани объекта контрол , обусловленных реологическим полем (Сдда), определ ют величины s дл образцов представительной обучающей выборки, а в дальнейшем опре/ 5 дел ют зависимость величины (--) от

JSn

х прочностных и пластических харакеристик:

- 5 - к + к + -- ЬЛ + b (.--; +

А

k и

+ Ь,

JSm

/Л v (vJ.j- B - V5;H7

Jgm

Jsm

+ Ъ

12.

A Vr-v

VH vr-v,

г-к

0

t - весовые множители, определ емые н цикле обучени ;

i i структурно-прочностные параметры, завис щие от свойств материала изделий контролируемого сортимента, также определ етс в цикле обучени на совокупности эталонных образцов, принадлежащих различным

л прочностным группам;

оценка величины реологического пол , соответствующа фазовому реоло-k0 + k(

гическому переходу,

+ ьисг,

где k0, k,,,

k , k-j-j- весовые множители, определ емые в цикле обучени .

Устройство работает следующим образом.

Первоначально осуществл ют цикл обучени , который содержит восемь фаз обучени .

В первой фазе обучени на сменные эталонные образцы различных прочностных групп контролируемого сортимента поочередно воздействуют гармоническим полем в диапазоне от нул до 120кА/м на частоте анализе (fq 20-300 Гц) с дискретом изменени амплитуды пол 5 кА/м, регистрируют индукцию насыщени ВЈ

на указанных дискретах и устанавливают в дальнейшем с использованием миниЭВК 20 в вной форме основные кривые намагничивани дл эталонных образцов различных прочностных групп, при этом определ ют Н5, а также характерные точки излома указанных кривых намагничивани в област х слабых и сильных зондирующих полей ( , ун-0) (фиг.2). При определении BS используют информацию о среднем значении сигналов откликов первичного измерительного преобразовател 2 (продольной и поперечной компоненты), которые определ ют по совокупности дискретных отсчетов, при этом частоту квантовани измер емого интервала анализа (периода сигнала) устанавливают кратной периоду сигналов откликов первичного измерительного преоб916

разовател 2. Одновременно с помощью узлов устройства устанавливают в первой фазе обучени граничные значени напр женностей магнитных полей, соответствующих области существовани магнитных шумов дл различных прочностных групп. Одновременно переключают диапазоны интервалов обзора с помощью блока 11 управлени кратностью интервала анализа и блока 25 управлени , причем последний обеспечивает при переходе к последующему периоду перемагничивани эталонного изделии уменьшени кратно двум интервала обзора магнитных шумов. В дальнейшем измер ют на указанных интервалах анализа с помощью измерител 10 интенсивность скачков Баркгаузе

чально определ ют их аномальные значени в области слабых и сильных попей, а затем и численные значени фазовых магнитных переходов , (фиг.2) Указанна информаци записываетс в дальнейшем также в имитатор 21 опорных эталонных деталей, представл ющий по конструктивному исполнению ППЗУ, при этом адресную часть сообщени определ ют дачные о пределе текучести (младший байт), об относительном суждении (средний байт), а пор дковый номер дискретного сообщени , отражающего текущие значени откликов первичного измерительного преобразовател при (Уг - const,

на. При этом выдешиот интервалы полей 20 (i) const и Ј 0 содержитс в старшем байте адресной части информационного слова (N ; Ј. 64) . В чейках

„(пр)

Н.,,., Н,.. (верхний и нижний

порого- максималыюй

(

вые значени полей) с интенсивностью скачков Баркгаузена дл различных прочностных групп образ-25 цов контролируемого сортимента, а по завершению этой операции занос т укам

1 (Пр) (ПО)

занные значени Н и II в имитатор 21. Указанна информаци с конт- - роллера 6 тока намагничивани через перепрограммированный параллельный интерфейс 19 поступает в имитатор 21, при этом запись и считывание информации с него во времени синхрони-35 зируетс блоком 25 управлени .

Сбор измерительной информации и преобразование в цифровую форму исходного сообщени осуществл етс следующим образом.40

Исходна измерительна информаци с выходных обмоток первичного измерительного преобразовател 2 поочередно поступает через аналоговый 45 коммутатор 3 на вход аналого-цифрового преобразовател 4. С выхода последнего измерительна информаци , представленна в цифровой форме, пос- тупает далее через мультиплексор 18 50 и перепрограммируемый параллельный интерфейс 19 в миниЭВМ 20. Согласно указанной информации с помощью последней определ етс зависимость Bg f(H ) (где Н - амплитудное значе- 55 ние магнитного пол ) в вной форме, в дальнейшем в миниЭВМ 20 вычисл ютс также текущие значени производимитатора 21j соответствующих (дл старшего байта указанного информационного слова) хранитс информа , ..

ци о числовых значени х v

л-н vn-6

Кроме того, в чейках указанной адресной части хранитс также информа 5

ци о числовых значени х --, опредеJS

л ема в четвертой фазе цикла обучени дл каждого эталонного образца, принадлежащего к обучающей представительной выборке образцов.

Во второй фазе цикла обучени используют исходные образцы обучающей выборки, принадлежащие различным прочностным группам изделий контролируемого сортимента, при этом на указанные эталонные образцы поочередно с помощью блока 1 намагничивани воздействуют электромагнитным гармоническим полем на частоте анализа (ffl). Амплитудное значение токов намагничивани устанавливают с по- . мощью контроллера 6 тока намагничивани равным величине фазовое соотношение С| (между током намагничивани в продольном и поперечном направлени х) в каждом 1акте намагничивани измен ют.

Дл каждого образца контролируют поочередно продольную и поперечную iсоставл ющие отклика сигналов первичного измерительного преобразовател 2. Определ ют первоначально гармоники Уолша различной кратности (n - 0,1S2S3)S а на мнительном этапе второй фазы цикла обучени

10

ных ---- на основании которыхпррвонаdnm

5

(i) const и Ј 0 содержитс в старшем байте адресной части информационного слова (N ; Ј. 64) . В чейках

имитатора 21j соответствующих (дл старшего байта указанного информационного слова) хранитс информа , ..

ци о числовых значени х v

л-н vn-6

ци о числовых значени х --, опредеJS

Во второй фазе цикла обучени используют исходные образцы обучающей выборки, принадлежащие различным прочностным группам изделий конролируемого сортимента, при этом на указанные эталонные образцы поочередно с помощью блока 1 намагничивани воздействуют электромагнитным гармоническим полем на частоте анализа (ffl). Амплитудное значение токов намагничивани устанавливают с по- . мощью контроллера 6 тока намагничивани равным величине фазовое соотношение С| (между током намагничивани в продольном и поперечном направлени х) в каждом 1акте намагничивани измен ют.

(с использованием регрессионной процедуры ) устанавливают в вной форме соотношени , обеспечивающие много- параметровый контроль прочностных и пластических характеристик объекта исследований (Gr ,01, (р) . При этом дл более полного отображени информации о структуре материала (характера распределени по сло м) используетс в предлагаемом изобретении дискретное изменение фазы между намагничивающими токами (ДСр- 7,2-36°) , кратное периоду намагничивающего тока,от одного этапа намагничивани к другому, что позвол ет вы вл ть в матрице основного металла наличие включений,существенно вли ющих на прочностные и пластические свойства контролируемых изделий При этом величину ДЦ( устанавливают из

услови кратности величине

it- v«l . . ъ - Л CD- -- H(nwxl - ЛЧ|

и выбирают ближайшее по значению, при которых выполн етс условие кратности их периоду леремагничива- ни . Выполнение соотношени (7) обеспечивает , в свою очередь, выполнение услови одинаковой разрешающей способности по указанным контролируемым параметрам дл изделий различных сор- тотипов, имеющих существенное различие в характеристиках, отражающих динамику процесса перемагничивани деталей, которые, в свою очередь, неразрывно св заны с характером формировани реоменных мезоструктур в объеме исследуемого объекта в силу про влени механизма магнитореологи- ческой аналогии в области слабых и средних зондирующих полей. При этом контроллер 6 тока намагничивани обеспечивает при переходе от одного цикла намагничивани к другому изменени фазы намагничивающего тока в поперечном направлении относительного продольного направлени намагничивани с приращением на посто нную величину Д( . Последнее достигаетс тем, что в контроллере 6 изменение фазового угла реализуетс путем сдвига адресной части информационных слов в ППЗУ на п (т.е. N(j N; + п) ; при этом последнее реализуетс путем использовани микропроцессора в контроллере 6 тока намагничивани .

Выходна информаци через цифро- аналоговые преобразователи контроллера 6 тока намагничивани в аналого1642363

12

вой форме поступает на блок 1 намагничивани , представл ющий собой конструктивно два усилител тока, нагруженные на намагничивающие обмотки первичного измерительного преобразовател 2. Во второй фазе цикла обучени информаци в виде дискретных выборок (при различных градаци х фазы

между токами намагничивани ) одновременно поступает через интерфейс 19 в миниЭВМ 20 и в имитатор 21 опорных эталонных деталей, что позвол ет в дальнейшем при измерении напр жен5 ного состо ни объекта контрол исключить вли ние аддитивной составл ющей погрешности, обусловленной вариацией структуры материала изделий контролируемого сортимента. На завершающем

0 этапе второй фазы цикла обучени с использованием миниЭВМ 20 устанавливают в вной форме составл ющие уравнени , используемые дл контрол величины Vjjt6- . Квантование исход5 ного сообщени осуществл етс с частотой , равной частоте формировани сигналов намагничивани в контроллере 6 токов намагничивани . Переход на другой режим намагничивани осущест0 вл етс с помощью управл ющей миниЭВМ 20, котора через перепрограммируемый параллельный интерфейс 19 воздействует на блок 25 управлени и синхронизации, который, в свою очередь , запоминает прин тую команду и дискрет изменени по фазе между намагничивающими токами. После завершени выполнени команды формировани намагничивающих токов на зацанном интервале зцндировани объекта контрол (кратном периоду намагничивани ) контроллером 6 токов намагничивани принимаетс исходное сообщение о новом режиме намагничивани и осуществл етс в дальнейшем указанна сортировка адресной части в ППЗУ контроллера 6 токов намагничивани соответствующей части, где осуществл етс хранение информации о намагничивающем токе, осуществл ющем зондирование объекта в поперечном направлении . При этом блок 25 управлени и синхронизации после приема команды первоначально дешифрирует адрес обращени (контроллер 6 токов намагничивани или контрллер 24 управлени стендом и т.д.), а в дальнейшем, определив объект, к которому обращаетс управл юща миниЭВМ 20, запрашива

5

0

5

0

ет его о готовности прин ть сообщение и после подтверждени им запроса готовности на прием информации блок 25 управлени передает указанное сообщение по адресу обрапени . При обращении периферийного блока, например контроллера 6 токов намагничивани , о завершении выполнени заданного режима намагничивани блок 25 управлени обеспечивает передачу сообщени в управл ющую миниЭВМ 20 через мультиплексор 18 и интерфейс 19. При одновременном обращении к управл ющей миниЭБМ 20 несколько периферийных блоков она их запоминает и производит перезоначально св зь с блоком, имеющим высокий приоритет (контроллером 24 управлени стендом или контроллером 6 токов намагничивани ), а затем имеющим нижние приоритеты (аналоговый коммутатор 3 измерител 10 интенсивности скачков Баркгаузена, блок 22 пам ти, имитатор 21 опорных эталонных деталей).-

Одновременно с вычислением в микро ЭВМ 20 спектральных составл ющих Уол- ша в измерителе 10 определ ютс на локальных двоичных интервалах, соответствующих максимальной спектральной плотности магнитных шумов, интенсивность скачков Баркгаузена путем подсчета их количества на указанных локальных интервалах, определ емых

значени ми Н. и .ч , где

КО

2(0

1

0,1,2,3,4 - кратность двоичных интервалов , кратных интервалу (Н - наличи магнитных шумов в спектре сигналов - откликов преобразовател 2. Первоначально исходна информаци О СОВОКУПНОСТИ J 7Г1 И

Н,плД заноситс по команде, поступающей из блока 25 управлени , из имита

тора 21 опонных эталонных изделий в измеритель 10 интенсивности скач- ков Баркгаузена в его буферную пам ть С выхода,1 коммутатора 3 информаци об откликах сигналов преобразовател 2 поступает на фильтр 8 верхних частот , на выходе которого присутствует информаци только о магнитных шумах. В дальнейшем информаци нормализуетс по амплитуде в нормализаторе 9, с которого она поступает на вход измерител 10. На другой вход последнего поступает информаци с выхода блока 1 намагничивани о текущих значени х намагничивающих токов, обеспе чивающнх намагничивание сменного

10

25

20

0

эталонного образца в продольном и | поперечном направлени х. Кодососто - ние блока 15 управлени кратностью определ етс номером цикла перемагни- чивани при исходных начальных услови х намагничивани . После завершени вычислени интенсивности магнитных шумов на локальных интервалах кратности m 3 измеритель 10 интенсивности скачков Баркгаузена сигнализирует о завершении указанной фазы измерени в миниЭВМ 20 через мультиплексор 18 и интерфейс 19„ МиниЭВМ j 20 через блок 22 управлени и синхронизации воздействует на контроллер 6 токов намагничивани , который, в свою очередь, переводит работу блока 1 намагничивани на последующий режим намагничивани (другой последующий дискрет фазы между намагничивающими токами). Смену эталонного образца одной прочностной группы на образец последующей прочностной группы осуществл - .ют после изменени режимов намагничивани по фазе всей совокупности ее дискретов (в пределах 360°). При этом дл всей совокупности откликов первичного измерительного преобразовател 2 в миниЭВМ 20 вычисл ют спектральные составл ющие Уолша различной кратности , а в измерителе 10 интенсивности скачков Баркгаузена определ ют интенсивности скачков Баркгаузена на различных интервалах анализа магнитных шумов, при этом указанную информацию одновременно записывают через мультиплексор 18 и интерфейс 19 в ми- ниЭВМ 20 и имитатор 21 эталонных опорных изделий.

На основании указанной информации и данных о прочностных и пластических характеристиках (Gr , Of , М ) дл сменных эталонных образцов, принадлежащих обучающей выборке в мини- ЭВМ 20 с использованием регрессионной процедуры определ ют вный вид уравнений (1), обеспечивающих неразрушаю- щий электромагнитный контроль чин GI т , (Гв , (р . В первой и второй фазе обучени на первичные обмотки компенсационных первичных преобразователей блока 15 подают с соответствующих цифроаналоговых преобразователей 13 и 16 через согласующие устрой- - ства 14 и 17 (эмиттерные повторители) напр жени , равные нулю, так как исходна информаци , хранима в буфер- ной пам ти 12, соответствует в данном

30

35

40

5

I

1Ь164

случае числу нуль1 . Измерительные обмотки первичного измерительного преобразовател 2 включены встречно с обмотками измерительных катушек компенсационных первичных преобразовате лей блока 15.

В третьей фазе цикла обучени совокупность сменных эталонных изделий подвергают поочередно с помощью уни- нереального стенда 23 эталонному погружению в диапазоне изменени механических напр жений, соответствующем области Гука. При этом дискретность изменени механических напр жений ус- танавливают равной 10-20 МПа и определ ют с помощью миниЭВМ 20 численные значени фазовых реологических переходов из среды Гука в среду Кельвина (v ) дл эталонных образцов различ- ных прочностных групп, принадлежащих обучающей выборке. Дл этого используют информацию о продольной У1 п и поперечной У 0,. составл ющей, снимаемой с блока 7 тензометрических датчиков, котора через аналоговый коммутатор

3,аналого-цифровой преобразователь

4,интерфейс 19, мультиплексор 18 поступает в миниЭВМ 20. В последней вычисл етс результирующа деформаци

i 2. ч

согласно алгоритму - JJfnp + If пп а в дальнейшем по вычисленным значени м первой производной dtf; /dC; определ ют величину Vj-.дл сменных эталонных образцов обучающей выборки, при- надлежащих различным прочностным группам, при этом используют критерий отличи указанной производной от нулевого значени .

В третьей фазе цикла обучени на указанные образцы не воздействуют электромагнитным полем. Управление универсальным стендом 23 осуществл етс контроллером 24 управлени стендом.

Начальные услови нагружени сменных эталонных изделий обучающей выборки задаютс программным обеспечением миниЭВМ 20, которые через интерфейс 19 поступают в контроллер 24 управлени стендом, при этом первоначально передаетс адресна часть, а затем информативна часть сообщени по шине ША/ШД.

По конструктивному исполнению конт роллер 24 управлени стендом соответствует контроллеру 24 управпени K1-IO, в который дополнительно введены цчфроаналоговые преобразователи,

Ь

с помощью которых осуществл етс управление сервомеханизмами универсального стенда 23. После определени величин эталонных образцов различных прочностных групп осуществл ют поочередно дальнейшее нагружение части сменных эталонных образцов, при этом охватывают динамику изменени прочностных и пластических характеристик дл изделий контролируемого сортимента (в области Кельвина), причем воздействуют на последние одинаковыми по величине реологическими пол ми в продольном и поперечном направлени х . В дальнейшем определ ют соглас но алгоритму (7) в миниЭВМ 20 величины Y в дискретных точках нагружени эталонных образцов, а затем по анома , df;

ли м производной определ ют и

dV«

величину фазовых реологических переходов из среды Кельвина в среду Максвелла () . После выполнени указанной операции осуществл ют определение в вной форме зависимости CP(Cj) дл эталонных образцов различных прочностных групп и сравнивают последние с зависимост ми JJ (0(Нв)дл указанных сменных образцов, определ емых в первой фазе обучени , и устанавливают интервалы полей (магнитных и реологических), дл которых указанные зависимости св заны линейными

соотношени ми (от нул до Y ., Н.). В четвертой фазе обучени опредеД$ч

л ют ь вной форме величину (--;,

J5

при этом используют сменные эталонные образцы, не подвергавшиес ранее нагружению (в третьей фазе цикла обучени ) . На последние воздействуют гармоническими электромагнитными пол ми с приращением по Нт (от цикла к циклу перепагничивани эталонных изделий), равным 0,50 кА/м, при этом определ ют вносимые магнитным полем магнито- стрикционные деформации насыщени У5(гп) , а с помощью первичного измерительного преобразовател 2 выдел ют информацию о Jg(m). В миниЭВМ 20 определ ют первоначально магнитострик- цию насыщени 7х№ (ш) так как габаритные размеры контролируемого издели известны, а затем вычисл ют отftsCm )

ношение которое позвол ет ус- Js(m)

танавливать зависимость между магнитным и реологическими пол ми сбгласно выражению (4).

После достижени Н Hm вычисл ют с использованием всей совокупнос- ти усредненное значение

Ьъ

К

3/2

М

«

(т

где J5 - i Z. & M

В данной фазе обучени узел формировани компенсационных сигналов функционирует аналогично, как в первых двух фазах обучени . Узел эталонного нагружени образцов не функционирует На первичные обмотки компенсационных преобразователей блока 15 поступают компенсационные напр жени с выходов цифроаналоговых преобразователей

13,16 через согласующие устройства

14,17, равные нулю. В дальнейшем устанавливают в вной форме вид уравнени (6) с использованием миниЭВМ20

В последующей фазе цикла обучени определ ют в вном виде регрессионное уравнение (2), позвол ющее контролировать в цикле измерени составл ющие механических напр жений гн и Ј2z при этом узел формировани компенса- ционных сигналов обеспечивает синхронно с шагом квантовани исходного континуального сигнала в аналого-цифровом преобразователе 4 и выдачу в виде дискретных выборок (поступающих на входы цифроаналоговых преобразова- телей 13,16, через буферную пам ть 12 из соответствующих чеек имитатора 21 опорных эталонных изделий) фоновой составл ющей отклика первичного измерительного преобразовател , обусловленной вариацией структуры металла изделий контролируемого сортимента , устанавливаемой во второй фазе цикла обучени . Указанна информаци через согласующие устройства 14, 17 поступает на первичные катушки компенсационных первичных преобразователей блока 15, тем самым обеспечивает исключение аддитивной составл ющей погрешности измерени Ј( и с 2z обусловленной вариацией структуры (прочностных и пластических характеристик ) дл изделий контролируемого сортимента. В данной фазе узел формировани зондирующего воздействи на объект контрол функционирует так же, как и во второй фазе цикла обучени . Отличие заключаетс в том,

10

jr 0

.

25

40

45

55

что после смены режима эталонного на- нагружени сменных образцов, принадлежащих представительной обучающей выборке , оно вновь по запросу контроллера 24 управлени стендом запускаетс ка повторный режим работы. При этом запрос на повторный режим работы узла формировани зондирующего воздействи поступает по шине управлени в блок 25 управлени , который, в свою очередь, оповещает контроллер 24 управлени стендом о приеме им данного запроса. В свою очередь, блок 25 управлени согласно прин тому запросу разрешает передачу указанной команды через мультиплексор 18, интерфейс 19 в контроллер 6 намагничивани . После получени сообщени контроллером 6 тока намагничивани последний подтверждает получение запроса от контроллера 24 управлени стендом.

Одновременно с передачей компенсационных напр жений с выхода узла формировани компенсационных сигналов на первичные обмотки преобразователей блока 15 осуществл етс выдача с соответствующих чеек пам ти имитатора 21 численных значений интен- сивностей скачков Баркгаузена, полученных на локальных интервалах анализа различной кратности магнитных шумов во второй фазе цикла обучени (при x/j 0) в соответствующие разр ды буферной пам ти измерител 10 интенсивности скачков Баркгаузена. Использование указанной информации позвол ют исключить вли ние аддитивной составл ющей погрешности, обусловленной вариацией структуры, при контроле составл ющих тензора механических напр женийЈм и L-22 . Указанные фоновые составл ющие в дальнейшем вычи- , таютс (в измерителе 10 интенсивности ) из суммарной интенсивности скачков Баркгаузена на указанных интервалах анализа магнитных шумов, когда jна объект контрол воздрйствуют механические напр жени (Ј, 0). Сменные эталонные образцы, принадлежащие представительной обучающей выборке, используемые также в четвертой фазе цикла обучени , нагружают циклически с помощью универсального стенда 23 нагрузками, измен ющимис во времени по треугольному закону, с дискретом изменени реологических полей 10- 20 МПа. Амплитуду нагружени от цик- ,ла к циклу нагружени увеличивают

10-20 МПа.

такке на вечичину, равную начина со значени 10-20 МДа, тем самым создают в объекте контрол реологические пол , обусловленные раст гивающими и сжимающими нагрузками , Нагружени сменных эталонных об- рачцов, принадлежащих различным прочностным группой, осуществл ют с помощью универсал йог о с рнда 23 в двух ортогональных направлени х, при этом управление последнего осуществл ют с 2юмощыо контроллера 24 управлени стендом на основе начальных условий нагружений.в данной фазе цикла обучени , задаваемых с помощью миниЭВМ 20 (согласно ее программному обеспечению ) . В данной фазе никла обучени при нагруженпи сменных образцов, в отличие от предыдущей фазы обучени , используют по одному образцу, принадлежащему каждой прочностной г руппе изделий контролируемого сортимента при одной градации асимметрии нчгруже нш.. Максимальную амплитуду ни устанавливают равной 0,95 i (деформации Гриффитсона). В качестве инфор тативных составл ющих использу- inr гармоники Уолша, определ емые на интервалах анализа различной кратности с помощью миниЭВМ 20, причем используют только те гармоники, которые соответствуют зондирующим магнитным пол м Н С П., т.е. в области полей , где в большей мере про вл етс механизм магнитореологической аналогии в издели х на ферромагнитной основе . При нагру енин эталонных образцов различных прочностных групп используют следующие градации асимметрии цикла нагрулени :

гдг

Дп всей совокупности откликов сигналов первичного измерительного преобразовате 1Ч 2, несущих измерительную информацию о напр женном состо нии, создаваемом л теле эталонных образцов при различных услови х их нагружени с использованием регрессионной процедуры, устанавливают с помощью миниЭВМ 20 вный вид урав- нений (2), согласно которому в цикле измерени осуществл ют измерение величин Ј, и Ј„,.В св зи с гем, что в

области слабых и средних полей (до

И, и, соответственно, до) между

i

магнитными и реологическими свойствами ферромагнитных материалов наблюдаетс линейные заьисимости, а при Н ; II и tN с. между ними наблюдаютс только однозначные зависимости (прежде всего, между параметрами И: п f|), цоттому дл повышени

тц

Л

точнос- многопараметрового контрол Ј

5

0

и . электР°магнитными методами необходимо осуществл ть вычисление вто- оценок величин Јм(Ји) и t- ( t-22) . При установлении в вном виде уточненных регрессионных оценок величин реологических полей используютс исходные информативные составл ющие Исходных уравнений, производ т только перенормировку весовых множи-

5

телеи при них , ,..., а, а. Перенормировку указанных весовых множителей осуществл ют с использованием регрессионной процедуры по совокупности информативных составл ющих соответственно при уровн х нагружени

.

С

которые реализуют раз0

5

дельно.

Определение структурно-реологического параметра тл, завис щего однозначно от степени потери несущей способности контролируемого издели в процессе его эксплуатации (изготовленного из данной марки стали), осно-4- вано на вычислении в данно.м цикле

в данном

,JTJ

лсгриср

обучени параметра л

7от 1 оторый отражает степень потери несущей способности объекта контро0л . Величина ) совпадает количествен чо с величиной оп в области Гука и Кельвина, а в области Максвелла наблюдаетс некоторое их различие, так как не учитываетс в этом случае

с Имеющий место в этой области нагружени временной фактор разрушени

С

контролируемого издели . L учетом указанного фактора величина гГ . , . Ј: ,

0

L « V1/ (8 где ui 1 -(/fejXj-C -tp + Clax

хК }

м)

5

f г - L « Ч

врем эксплуатации контролируемого издели }

весовые множители, определ емые в шестой фазе цикла обучени , завис щие| от структурно-реологичес-i

ких свойств материала контролируемых изделий. При этом втора составл юща уравнени (8) отражает вклад в потерю несущей способности объекта контрол от времени эксплуатации tp, котора зависит от его прочностных и пластических характеристик (CTr,Gg, Q) , а., треть составл юща указанного уравнени отражает изменение указанных его свойств от асимметрии нагружени объекта контрол . В указанной (п той) фазе цикла обучени па завершающем ее этапе устанавливают в вной форме численное значение тл ДОЯ области нагружени эталонных образцов соответствующей области Гука и Кельвина, причем используют информацию о деформаци х дл всей совокупности эталонных образцов. Величина тпл дл указанной области нагружени эталонных образцов совпадает с величиной тЛ. Указанную операцию осуществл ют с использованием миниЭВМ 25.

| В последующей (шестой) фазе цик- ла обучени определ ют в вной форме вид зависимости, описываемой уравнением (8)„ Дл этого первоначально осуществл ют нагруженив дополш тель- ных образцов обучающей выборки различных прочностных групп при следующих услови х: k{ л 1 и 0; (1,1-1,2)vk const и устанавливают по указанной совокупности деформаций , в функции от дискретов времени (t.max 30-60 мин) величину весового множител С,, . В дальнейшем исполь зуют дополнительные эталонные образцы , принадлежащие средней прочностной группе, и осуществл ют их поочередное нагружение при различных градаци х асимметрии нагружени с помощью универсального стенда 23. При этом осуществл ют нагружение каждого из указанной совокупности образцов только при одной градации асимметрии нагружени . В дальнейшем с помощью мини- ЭВМ 20 устанавливают величину весового множител С.пуравнени (8). На заключительном этапе указанной фазы обучени устанавливают в вной форме параметр

-4 4/G-B)-(J ..vtp +

+ d.vkA л .tp(9)

Ј ьИ1ьп Г

при этом используют информацию- о де

формаци х эталонных образцов, принадлежащих различным прочностным группам , полученных при различных режимах нагружени последних (по данным п той и шестой фаз цикла обучени ). В тестой фазе узел формировани зондирующего воздействи (электромагнитного ) не функционирует. На осно- ве указанной информации с помощью миниЭВМ 20 определ ют в вном виде весовые множители d 1( и d.

В седьмой фазе цикла обучени ра- J5 боту узла формировани зондирующим воздействием перевод т на второй ре- шм зондировани , при этом дополнительно в отличие от первого режима намагничивани воздействуют импульс- 20 ной серией в прод.ольном направлении, соответствующей области максимальной спектральной плотности магнитных шумов Баркгаузена на интервале анализа их кратностью, равной m 3. 25 При этом амплитудные значени импульсной серии от цикла перемагничивани увеличивают на величину Дн 3/2 --

, ПРИ эт°м величину берут

30 Равной А ьэф 10-20 МПа. В отличие от режима намагничивани сменных образцов гармоническую составл ющую намагничивающего тока в продольном и поперечном направлени х используют такую, при которой величина ЦЬ О (между составл ющими токов в продольном и поперечном направлении). При этом узел формировани компенсационных сигналов работает, как и в п той

дфазе цикла обучени . Результирующее электромагнитное зондирование сменных эталонных образцов обучающей выборки в продольном направлении с учетом импульсной компоненты намагничивани

.,.их формируют на основе использовани контроллера 6 токов намагничивани . При э-ввм начальные услови дл формировани указанной импульсной серии зондировани задаютс на основе ис пользовани управл ющей миниЭВМ 20. На основе указанной информации, содержащейс в откликах сигналов первичного измерительного преобразовател , определ ют первоначально Bs(0(-), а затем определ ют и Jg(0;) при различных уровн х нагружени сменных эталонных образцов различных прочности ных групп. При этом используют дополнительные сменные эталонные образцы,

,MILO не подвергавшиес нигружению, Иагруженпе указанных образцов осуществл ют в данном режиме, как и в четвертой фазе обучени . В дальнейшем ус танавливают (с 1 омощью м нч ЗНМ 20) и вном виде зависимость составл ющей J5, обусловленной реологическими пол ми fS , т.е., Jv C| aCi}| ) дч эталонны: -С j/jjj Б сы ) ,т юго гор- тимента различных прочностных ipyun. Одновременно в мипиЭВМ 20, использу устатювленные зависимости, определ ют тающее их производные J(;), ) при -различных градаци х реоло- гических полей, вычисленных с шагом, равным Ф; 10-20 МПа.

На заключительной фазе цшсла обучени определ ют вный вид реграсси- онного уравнени (5), с помощью кото- рого в режиме изменени определ ют оценку остаточного ресурса времени безаварийной работы контролируемого издели (tp5) , подвергнутого в процессе эксплуатации воздействию интен- сивных механических нагрузок. При этом используютс сменные эталонные образцы различных прочностных групп, ранее не подвергавшиес нагружению. На них поочередно воздействуют на

каждый const () в диапазоне изменени tp вплоть до разрушени последних. Каждый образец, принадлежащий одной прочностной группе, подвергают индивидуальному статичес- кому нагружению (Ј; const). Количество образцов одной прочностной группы определ етс необходимым дискретом по Ј в ди- пазоне изменени ), где v& - фазовый реоло- гическкй 0 огезнйный) переход в среду Бильгама (при этом п - ). Одновременно на объект контрол воздействуют электромагнитными пол ми, как и в предыдущей фазе цикла обуче- ни . Узел формировани компенсационных сигналов в данной фазе цикла обучени работает, как и в предыдущей фазе цикла обучени , а узел измерени параметров магнитных шумов в данной и предыдущей фазе цикла обучени не функционирует. При этом дл каждого дискрета статического нагружепи Cb - const) дл сменных эталонных

изделий, принадлежащих одной прочностной группе, устанавливают в вной форме уравнение (5), осуа ествл указанную операцию с использованием миниЭВМ 20. Указанную операцию осущесгвн гаг дл тс ей совокупности прочностных групп. В резулыате этого получают систему уравнений (10), использующуюс в режиме измерени дл определени величины L р :

t(;l-do)j5(o.). л5((. (fi;) i.tf;)5

1прочностна группа -7 (при

СТ,,С,(«1

. +

+ (C,0-Js(Ј|);

2прочностна группа -э (при

G(rn,G,(p(i))do)

(e)jc(fl:) +ics-j.(0,)

рз

(el:

S40(

J5 ч S

+ m;W a5(i};).J5(C;)

0 5 Q

,- 0 з ,-п

5

8 прочностна группа - (при

,

После выполнени цикла обучени исходна информаци , содержаща с в ОЗУ миниЭВЫ 20 и имитаторе 21 опорных эталонных деталей, касающа с данного сортимента изделий, записываетс в соответствующее чейки блока 22 пам ти , в которых хранитс также информаци но издели м других сортиментов.

В цикле измерени устройство, реализующее предлагаемый способ,функционирует следующим образом.

Первоначально в имитатор 21 заноситс вс исходна информаци Xнакапливаема в цикле обучени дл деталей контролируемого ассортимента) блока 22 пам ти через интерфейс 19, мультиплексор 18. При этом первоначально миниЭВМ 20 выдает управл ющее слово в блок 25 управлени , который в свою очередь, обеспечивает пере™ ключение мультиплексора 18 на прием информации через интерфейс 19 в имитатор 21 опорных эталонных деталей нз соответствующих разр дов блока 22. В дальнейшем в предлагаемом устройстве осуществл етс калибровка, причем используетс два режима работы гене- ратора 5 калиброванных сигналов. Перт вый режим работы его имитирует измере25

ние прочностных и пластических характеристик и осуществл етс с использованием алгоритма по уравнению (1), а второй режим калибровки осуществл -1 ет имитацию работы предложенного устройства в режиме измерени составл ющих тензора механических напр жений согласно алгоритму по уравнению (2). Применение калибровки устройства позвол ет проверить правильность функционировани узлов устройства. Узел эталонного нагружени образцов в режиме измерени не функционирует.

В данном режиме используют толь- ко измерительную информацию, снимаемую с первой и второй измерительных катушек первичного измерительного преобразовател 2, которые отражают процессы намагничивани контролируемого издели в продольном и поперечном направлени х , подвергнутого в процессе эксплуатации воздействию интенсивных .механических нагрузок.

После калибровки устройства на объект контрол воздействуют гармоническим электромагнитным полем в продольном и поперечном направлени х, причем фазовые соотношени между намагничивающими токами от одного этапа намагничивани к другому измен ют как во второй фазе цикла обучени . При этом исходна информаци с измерительных обмоток первичного измери- тельного преобразовател 2 поочередно поступает через аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, мультиплексор 18, интерфейс 19, миниЭВМ 20. Переключение опраши- ваемой информации коммутатором 3 осуществл етс блоком 25 управлени и происходит в моменты времени, соответствующие переходу через нулевые значени намагничивающего Тока в про- дольном направлении. Формирование намагничивающих токов осуществл етс в контроллере 6, также как и в цикле обучени во второй ее фазе. При этом первоначально определ ют согласно первому этапу намагничивани (при 0) вычисление первичных оценок прочностных и пластических характеристик, а в дальнейшем вычисл ют в миниЭВМ 20 с использованием соотношений (7) и (6) дискрет изменени фазы между намагничивающими токами в продольном и поперечном направлени х . Указанна информаци че

5

1 ю

15 20 25

, 30 аа40 д$ 50 23М26

рез интерфейс 19 передаетс в конт- .

55

роллер 6 токов намагничивани .

Информаци о намагничивающих токах поступает на входы блока 1 намагничивани . Одновременно во всей совокупности информации, содержащейс в откликах первичного измерительного преобразовател 2, снимаемых при различных градаци х (, определ ют (с использованием миниЭВМ 20) вторичные оценки прочностных характеристик согласно алгоритму по уравнению (1). При этом с выходов узла формировани компенсационных сигналов подаютс на первичные обмотки преобразователей блока 15 напр жени , равные нулю. tHa этом перва фаза цикла измерени завершаетс .

Во второй фазе цикла измерени узел формировани компенсационных сигналов функционирует так же, как он работает в четвертой фазе цикла обучени . С помощью миниЭВМ 20 определ ют первоначально первичные оценки {;« и ьгг , а затем, определив с помощью алгоритма (3) величину с, } определ ют уточненные их вторичные оценки (ф 22 ()« В дальнейшем с использованием миниЭВМ 20 первоначально вычисл ют величину параметра тЈ, а затем и численное значение оценки . В дальнейшем работу предлагаемого устройства перевод т в третий режим цикла измерени . При этом согласно вычисленным в миниЭВМ 20 вторичным оценкам прочностных и пластических характеристик контролируемого издели определ ют в ней также величину кл, а затем указанна информаци передаетс через интерфейс 19 в контроллер 6 токов намагничивани . В последнем осуществл етс расчет параметров импульсной серии, а затем и параметров результирующего тока в продольном аправлеЧ нип во втором режиме намагничивани в различных циклах перемагничивани контролируемого издели . В .дальнейшем в миниЭВМ 20 определ ют первоначально BS(Q), а затем Js(-,) ,is (Ј.) ). На заключительном этапе по совокупности вычисленных вто- ричных оценок прочностных и пластических характеристик объекта контрол определ ют прочностную группу (п 8), а затем из системы уравнений выбирают уравнение, принадлежащее установленной прочностной группе,

например третьей, решают его и определ ют оценку остаточного ресурса времени безаварийной эксплуатации контролируемого издели . Данные о

степени изменени интенсивности магнитных шумов используютс лв режиме изл л

мерени при определении

i

22

при этом при их измерении узел измерени параметров магнитных шумов работает , как в п той фазе цикла обучени . После определени изме рени завершаетс и осуществл етс ; мерение t0-периодически во времени.

-pv

1

Ф

о р м у л а изобретени 1. Способ контрол физико-м гх.т- нических свойств ферромагнитных изд..- лий заключающийс в том, что на KOHJ- ролируемое изделие воздействуют в продольном направлении гармоническим магнитным полем и регистрируют спектральные составл ющие Уолша различной кратности сигнала отклика первичного измерительного преобразовател (ПИП) и по совокупности информативных гармонических составл ющих ПИП определ ют оценки физико-механических характеристик ферромагнитных изделий, отличающийс тем, что, с целью расширени области применени за счет контрол величины остаточного ресурса tp ,- времени эксплуатации контролируемых ферромагнитных изделий и определени остаточной эксплуатационной прочности г дп , в первом режиме намагничивани на контролируемое изделие воздействуют электромагнитным гармоническим полем в поперечном направлении , при этом фазовое соотношение между намагничивающими токами в продольном и поперечном направлени х устанавливают таким образом, что в

COal(f,T) - спектральна составл юща Уолша, в отсутствии фона, вносимого вариацией структуры в отклик сигнала ПИП, во втором режиме намагничивани в продольном направлении

каждом последующем периоде перомагни- 45 ВОЗдейСтвуют дополнительно импульсчивани контролируемого издели указанную фазу увеличивают на посто нную величину, кратную периоду пере- магничивани контролируемого ферромагнитного издели , при о гом регистрируют спектральные составл ющие отклика сигналов ПИП и вычисл ют оценки прочностных и пластических характеристик контролируемого издели

к

GT

20

|Lalf,CO aUk(T); а2т.ы аНи/Г);

ной серией с амплитудными напр жен- ност ми магнитных полей, соответству ющими области максимальной спектраль ной плотности магнитных шумов Бзрк50 гаузена, причем изменени амплитуд- ного значени импульсной серии от цикла перемагничивани к последующему циклу устанавливают таким, что обеспечивают изменени воздействи

55 магнитного пол на объект контрол на величину, равную

tf,

4 rf 3/2 Т

Э.

so

и

ZLa

n

U al(n,T) ,

0

где а.; - коэффициент разложени по

функци м Уолша; CaalCkjT), foal (m Т),

(Wal(n(T) - спектральные составл ющие Уолша; М - целые числа;

- период возбуждени , вносимый вариацией структуры в отклик сигнала ПИП, использу ранее определенные зависимости выходных сигналов ПИП от величины Cfr , GJ, и Ц , определ ют первоначально оценки составл ющих Чс it тензора абсолютных реологических напр жений в объекте контрол

1 Чо aag G3al(k,T);

К, N, Т исключают фон,

Л

Ц,

г-1.

л

LZ1 а

50

bt

a.tOaKf ,Т)

а затем величину эффективного напр жени ЈЭЈр и fon

0

г

т

-Л«г

11

Јг

сгг

;

х ехр

где

тЈ v

k-M

Ф mt

А illJSZ-Y

ь-СЗт

структурно-реологический параметр объекта контрол ; величина фазового реологил .

Г -ХИ-м П I

ческого перехода из среды ь Кельвина в среду Максвелла; (Ual()

5 ВОЗдейСтвуют дополнительно импульсной серией с амплитудными напр жен- ност ми магнитных полей, соответствующими области максимальной спектральной плотности магнитных шумов Бзркгаузена , причем изменени амплитуд- ного значени импульсной серии от цикла перемагничивани к последующему циклу устанавливают таким, что обеспечивают изменени воздействи

магнитного пол на объект контрол на величину, равную

tf,

4 rf 3/2 Т

где ut эф const;

J - намагниченность насьпцени ;

Д - магнитострикционна насыщени контролируемого издели регистрируют спектральные составл юшие откликов ПИП в базисе ортогональных функций Уолша на различных интервалах анализа и по их совокупности первоначально определ ют величину и знак производных намагничен- ности издели и J а затем и

оценку величины tp dJ (t) + KJ(/, +

+ mJ(fv J(Јj, причем весовые множители id, k, m устанавливают в цикле обуче |ни из услови минимальной дисперсии ошибки измерени t рэ .

1

2. Устройство дл контрол физико-механических свойств ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные блок намагничивани , блок первичных измерительных преобразователей, коммутаторов, второй вход которого соединен с выходом блока намагничивани , и аналого-цифровой преобразователь, генератор калибровочных сигналов, вход которого соединен с третьим входом коммутатора , и контроллер тока намагничивани , выход которого подключен к входу блока намагничивани , отличающеес тем, что, с целью повышени точности контрол , оно (снабжено блоком тензометрических датчиков , выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, узлом измерени параметров магнитных шумов, состо щим из последовательно соединенных фильтра верхних частот, вход которого подключен к выходу коммутатора , нормализатора импульсов и измерител интенсивности скачков Барк- гаузена, а также блока управлени кратностью, выход которого подключен к второму входу измерител интенсивности скачков Баркгаузена, узлом формировани компенсационных сигналов , состо щим из последовательно соединенных блока буферной пам ти,

первого цифроаналогового преобразовател , первого блока согласовани и блока компенсационных преобразова- ,- телей, подключенного к блоку первичных измерительных преобразователей, а также последовательно соединенных второго цифроаналогового преобразовател , вход которого подключен к

Q выходу блока буферной пам ти и второго блока согласовани , подключенного к второму входу блока компенсационных преобразователей узлом вычислений , состо щим из последовательно

5 соединенных мультиплексора, входы которого соответственно подключены к выходу аналого-цифрового преобразовател , второму выходу контроллера тока намагничивани , к выходу измери0 тел интенсивности скачков Баркгаузена , интерфейса и миниЭВМ, имитатора опорных деталей, вход которого соединен с вторым выходом интерфейса, а выход - с входом блока буферной пам 5 ти и с четвертым входом мультиплексора второго блока пам ти, вход которого подключен к второму выходу интерфейса, а выход - к п тому входу мультиплексора, узлом эталонного

Q нагружени , состо щим из последовательно соединенных универсального стенда, вход которого соединен с вторым выходом интерфейса, а второй выход - с шестым входом мультиплексора , и контроллера управлени стендом , а также блоком управлени , вход которого соединен с третьим выходом интерфейса, а выходы соответственно соединены с входом контроллера тока

д намагничивани , с вторым входом универсального стенда, с п тым входом коммутатора, с четвертым входом измерител интенсивности скачков Баркгаузена , с входом блока управлени

кратностью, с вторым входом имитатора опорных деталей, второй выход интерфейса подключен к второму входу контроллера тока намагничивани , а выход блока намагничивани соединен

Q с п тым входом измерител интенсивности скачков Баркгаузена.

/ иД е

ie

iC

ТУ

ин-в

Фнг,2

Редактор М. Циткина

Составитель И.Рекунова Техред Л.ОлиЙнык

Вых i

ЧРиг. 3

Корректор А. Обручар

Claims

Формула изобретения ' 1, Способ контроля физико’-меха’нических свойств ферромагнитных изделий заключающийся в. том, что на контролируемое изделие воздействуют в продольном направлении гармоническим магнитным полем и регистрируют спектральные составляющие Уолша различной кратности сигнала отклика первичного измерительного преобразователя (ПИП) и по совокупности информативных гармонических составляющих ПИП определяют оценки физико-механических характеристик ферромагнитных изделий, о тли ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения за счет контроля величины остаточного ресурса tp^,· времени эксплуатации контролируемых ферромагнитных изделий и определения остаточной эксплуатационной прочности ^_0{), в первом режиме намагничивания- на контролируемое изделие воздействуют электромагнитным гармоническим полем в поперечном направлении, при этом фазовое соотношение между намагничивающими токами в продольном и поперечном направлениях устанавливают таким образом, что в каждом последующем периоде перемагничивания контролируемого изделия указанную фазу увеличивают на постоянную величину, кратную периоду пере-, магничивания контролируемого ферромагнитного изделия, при этом регистрируют спектральные составляющие отклика сигналов ПИП и вычисляют оценки прочностных и пластических характеристик контролируемого изделия

А К

6_Т = . ^а<0 ⁺ Σ1 GJ al.(k₍T) ; С_в= ^azo ⁺. ^..³ζη·ω ^а1'Л'г): ψ ^а зо ^{+ a}i_n’W al(n₍T), h=i где ад - коэффициент разложения по функциям Уолша;

(0а1(к^Т), (cOal(ni|T), (Ма1(п₍Т) - спектральные составляющие Уолша;

К, N, М - целые числа;

Т - период возбуждения, исключают фон, вносимый вариацией структуры в отклик сигнала ПИП, используя ранее определенные зависимости выходных сигналов ПИП от величины (j , (Jg, и Ip , определяют первоначально оценки составляющих L_1<s с 22. тензора абсолютных реологических напряжений в объекте контроля

А ^С« = ^ачо ⁺ Σ1 а^'СОаКк.Т);

Ά’ρ ^гт.~ ^а5о ^{+ a}5-j[-C0al(fТ) £=и затем величину эффективного напряа жени я

х. ехр f

где ~бт структурно-реологический параметр объекта контроля;^;величина фазового реологического перехода из среды Кельвина в среду Максвелла;

?

- спектральная составляю- . в отсутствии фона,· вноси (У аЛ1<Т)

Ма1*(£₍Т) щая Уолша, мого вариацией структуры в отклик сигнала ПИП, во втором режиме намагничивания в продольном направлении воздействуют дополнительно импульсной серией с амплитудными напряженностями магнитных полей, соответствующими области максимальной спектральной плотности магнитных шумов Баркгаузена, причем изменения амплитудного значения импульсной серии от · цикла перемагничивания к последующему циклу устанавливают таким, что обеспечивают изменения воздействия магнитного поля на объект контроля на величину, равную

Δ Н' = 3/2 7 где At эф = const;

J_$ - намагниченность насыщения; магнитострикционная насыщения контролируемого изделия, регистрируют спектральные составляю- . щие откликов ПИП в базисе ортогональных функций Уолша на различных интервалах анализа и по их совокупности первоначально определяют величину и знак производных намагничен*ности изделия и J (¾) а затем и л ·· >

оценку, величины tp^ - dJ + KJ,„, + ,+ причем весовые множители id, k, пЛ устанавливают в цикле обучения из условия минимальной дисперсии ошибки измерения t р_Э .
2. Устройство для контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные блок намагничивания, блок первичных измерительных преобразователей, коммутаторов, второй вход которого соединен с выходом блока намагничивания, и аналого-цифровой преобразователь, генератор калибровочных сигналов, вход которого соединен с третьим входом коммутатора, и контроллер тока намагничивания, выход которого подключен к входу блока намагничивания, отливающееся тем, что, с целью [повышения точности контроля, оно (снабжено блоком тензометрических дат[чиков, выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, узлом из.мерения параметров магнитных шумов, состоящим из последовательно соединенных фильтра верхних частот, вход которого подключен к выходу коммутатора, нормализатора импульсов и измерителя интенсивности скачков Баркгаузена, а также блока управления кратностью, выход которого подключен к второму входу измерителя интенсивности скачков Баркгаузена, узлом формирования компенсационных сигналов, состоящим из последовательно соединенных блока буферной памяти, первого цифроаналогового преобразователя, первого блока согласования и блока компенсационных преобразователей, подключенного к блоку первичных измерительных преобразователей, а также последовательно соединенных второго цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выходу блока буферной памяти и второго блока согласования, подключенного к второму входу блока компенсационных преобразователей^ узлом вычислений, ' состоящим из последовательно соединенных мультиплексора, входы которого соответственно подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второму выходу контроллера тока намагничивания, к выходу измерителя интенсивности скачков Баркгаузена, интерфейса и миниЭВМ, имитатора опорных деталей, вход которого соединен с вторым выходом интерфейса, а выход - с входом блока буферной памяти и с четвертым входом мультигшексора,и второго блока памяти, вход которого подключен к второму выходу интерфейса, а выход - к пятому входу мультиплексора, узлом-эталонного нагружения, состоящим из последовательно соединенных универсального стенда, вход которого соединен с вторым выходом интерфейса, а второй выход - с шестым входом мультиплексора, и контроллера управления стендом, а также блоком управления, вход которого соединен с третьим выходом интерфейса, а выходы соответственно соединены с входом контроллера тока намагничивания, с вторым входом универсального стенда, с пятым входом коммутатора, с четвертым входом измерителя интенсивности скачков Баркгаузена, с входом блока управления кратностью, с вторым входом имитатора опорных деталей, второй выход интерфейса подключен к второму входу контроллера тока намагничивания, а выход блока намагничивания соединен с пятым входом измерителя интенсивности скачков Баркгаузена.

Фиг.1

Фиг, 2

Фиг. 3