SU1693524A1 - Способ магнитошумового контрол качества ферромагнитных материалов и изделий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  контрол  качества ферромагнитных материалов и изделий. Повышение достоверности и расширение области использовани  достигаетс  путем выбора оптимального закона намагничивани  и формировани  информационных признаков, в большей степени коррелирующих с магнитным состо нием контролируемого объекта. Перемагничивание контрольного образца осуществл ют по периодическому закону. Скорость изменени  напр женности задаетс  интегратором 7 и регулируетс  из услови  получени  максимальной интенсивности мгновенных значений ЭДС от скачков Баркгаузена. Период намагничивани  задаетс  формирующим блоком 10. Устанавливают предельную длительность периода перемагничивани , при дальнейшем уменьшении которой начинаетс  уменьшение измер емого числа скачков Баркгаузена. Получают функциональную св зь между параметрами контрольного образца и регистрируемыми мгновенными значени ми ЭДС скачков Баркгаузена на заданной части периода. Перемагничиваютпо выбранному закону контролируемое изделие и по полученной функциональной св зи определ ют его параметры. 2 с.п,ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано Для контроля качества ферромагнитных материалов и изделий, в частности их структуры и физико-механических характеристик.

Цель изобретения - повышение достоверности и расширение области использования достигается путем выбора оптимального закона намагничивания и формирования информационных признаков, в большей степени коррелирующих с магнитным состоянием контролируемого объекта.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для магнитошумового контроля качества материалов и изделий.

Устройство содержит последовательно соединенные первичный преобразователь 1, широкополосный измерительный усилитель 2, преобразователь 3 уровня и управляемый счетчик 4 импульсов, последовательно соединенные регистр 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6 и интегратор 7, подключенный выходом через усилитель 8 мощности к входу первичного преобразователя 1, регистр 9, формирующий блок 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, счетчик 12 адреса, оперативный запоминающий блок 13, второй АЦП 14, схему 15 совпадения адреса, схему 16 управления, дешифратор 17, схему 18 выборки-хранения и двухнаправленную интерфейсную магист раль 19, предназначенную для подключения к внешней ЭВМ, Интерфейсная магистраль 18 соединена с информационными входами регистров 4 и 9, схемы 1Е> совпадения адреса и дешифратора 17, с уп равляющими входами счетчика 4 импульсов и счетчика 12 адреса, а также с выходами оперативного запоминающего блока 13, АЦП 14 и счетчика 4 импульсов.

Схема 15 совпадения адреса подключена первым выходом к разрешающему входу дешифратора 17 и вторым выходом к разрешающим входам счетчика 12 адреса и формирующего блока 10, подключенного информационным входом к выходу первого регистра 14, соединенного управляющим входом с выходом А дешифратора 17, выходы D, К, L, G которого подключены к соответствующим входам схемы 16 управления, выход С подключен к первому управляющему входу формирующего блока 10, а выходы F и М - к входам счетчика 12 адреса, соединенного вторым выходом с вторым управляющим входом формирующего блока 10. соединенного первым выходом с управляющим входом схемы 18 выборки-хранения и вторым выходом с запускающим входом АЦП 11, подключенного информационным входом к выходу схемы 18 выборки-хранения, соединенной информационным входом с выходом широкополосного измерительного усилителя 2.

Выход N АЦП 11 соединен с одноименными входами счетчика 12 адреса и схемы 16 управления, подключенной первым выходом к второму входу счетчика 12 адреса, соединенного информационным выходом с адресными входами оперативного запоминающего блока 13 и вторым выходом - с управляющим входом оперативного запоминающего блока 13. Выход регистра 5 подключен к входу ЦАП 6, подключенного через интегратор 7 и усилитель 8 мощности к входу первичного преобразователя 1, соединенного вторым выходом .с информационным входом АЦП 14.

Двунаправленная интерфейсная магистраль 19, связывающая все устройство с внешней ЭВМ, состоит из двухнаправленной шины данных D8...D15, восьмиразрядной шины адреса D0...D7 и шину синхронизирующего сигнала КВВ D16.

Способ осуществляют следующим образом.

Получение медленно меняющегося магнитного поля обеспечивается интегратором 7, на вход которого подается сигнал с ЦАП б. Информация на него поступает с шины данных D8...D15 через регистр 5. Выходной сигнал интегратора 7 усиливается усилителем 8 мощности и подается в намагничивающую обмотку первичного преобразователя 1, являющуюся его входом. В процессе перемагничивания в измерительной обмотке первичного преобразователя 1 наводятся импульсы ЭДС, обусловленные скачками Баркгаузена (СБ). Предварительное усиление импульсов осуществляется в первичном преобразователе, последующее - в измерительном'широкополосном усилителе 2. Общий коэффициент усиления его должен составлять 10⁶, полоса пропускания 10² - 10⁶, уровень шумов, приведенный к входу, не более 5нВ/Гц.

Усиленные импульсы поступают на вход преобразователя 3 уровня, выполненного на компараторе, который формирует импульсы прямоугольной формы постоянной амплитуды. Длительность импульсов определяется длительностью импульсов ЭДС от СБ. Счетчик 4 импульсов с большим коэффициентом пересчета ~ 10⁶, осуществляет сбор информации о количестве СБ. Эта информация используется для выбора предельной длительности периода перемагничивания, при дальнейшем уменьшении которой начинается уменьшение из меряемого числа СБ. С этой целью импульсы с выхода измерительного широкополосного усилителя 2 подаются на быстродействующую схему 18 выборки-хранения.

Напряжение с выхода схемы 18 выборки-хранения подается на АЦП 11. Запуск АЦП 11 осуществляется импульсами, поступающими с формирующего блока 10, отсюда поступают импульсы управления на схему 18 выборки-хранения. Частота следования этих импульсов задается кодом D8...D15, поступающим с магистрали 19 через регистр 9. Код с выхода АЦП 11 подается на вход оперативного запоминающего блока 13. Введение в устройство схемы буферного оперативного запоминающего блока 13 объясняется необходимостью проведения циклических измерений с минимально возможным периодом (~ 3 мкс). Режим прерываний не может обеспечить такого быстродействия, а обмен данными с использованием канала прямого доступа к памяти внешней ЭВМ требует довольно сложного контроллера, который специфичен для каждой ЭВМ, Кроме того, использование блока 13 позволяет более рационально использовать ОЗУ внешней ЭВМ.

Перед началом измерений на шину адреса D0...D7 магистрали 19 выставляется код, который анализируется.схемой 15 совпадения адреса. Потенциал на ее выходе разрешает работу дешифратора 17. Код начального адреса ячейки буферного оперативного запоминающего блока 13 с шины данных D8...D15 записывается в счетчик 12 адреса. Запись производится побайтно в два такта с помощью сигналов F и М, поступающих с дешифратора 17. После записи первого байта информации от АЦП 11 содержимое счетчика адреса сигналом Конец преобразованияавтоматически увеличивается на 1, этим задается адрес следующей ячейки. После заполнения последней ячейки на выходе счетчика 12 адреса появляется потенциал В, запрещающий изменение содержимого.

Считывание кода из буферного оперативного запомнающего блока 13 во внешнюю ЭВМ производится в режиме произвольной выборки. Для этого с шины данных магистрали 19 в два такта в счетчик 12 адреса переписывается адрес опрашиваемой ячейки. Сигналом Конец преобразования, поданным на вход- схемы управления, обеспечивается синхронизация: подача кода на информационные входы буферного оперативного запоминающего блока 13, формирование импульсов записи считывания. выставленные адреса ячейки. Импульс Считывание формируется программными средствами (подачей сигналов D и G на схему 16 управления).

Для вывода информации из оперативного запоминающего блока 13 на шину данных используется многорежимный буферный регистр в схеме 16 управления. При нулевом уровне сигнала L на ее входе содержимое регистра выставляется на шину данных. Полученная информация используется для формирования такого закона изменения напряженности магнитного поля, при котором процесс следования скачков Баркгаузена оказывается стационарным. С целью фиксации моментов времени, соответствующих заданным значениям напряженности магнитного поля, в схему введен АЦП 14, осуществляющий измерения напряженности магнитного поля по значениям тока в намагничивающей обмотке первичного преобразователя 1.

На заключительном этапе контрольный образец перемагничивается в двух взаимно перпендикулярных направлениях по синтезированному закону. При этом с частотой, необходимой для сохранения информации об измеряемом параметре, измеряются мгновенные значения ЭДС от СБ. После сбора всей информации внешняя ЭВМ по известным программам приступает к ее статистической обработке, при этом вычисляются различные параметры импульсов ЭДС от СБ и по ним строятся уравнения регрессии между мгновенными значениями ЭДС от СБ на заданной части периода при их максимальной интенсивности и контролируемыми параметрами.

Затем выполняют аналогичные операции с контролируемым изделием и по полученному уравнению регрессии и результатам измерения судят о контролируемых параметрах изделия.

Claims (2)

Формула изобретения

1. Способ магнитошумового контроля качества ферромагнитных материалов и изделий, заключающийся в том, что на контролируемом образце с известными физико-механическими свойствами проводят обучающий эксперимент, включающий последовательное перемагничивание контролируемого участка по выбранному закону перемагничивания в двух взаимно ортогональных направлениях, регистрацию числа скачков Баркгаузена, получаемых в заданный промежуток времени, и определение функциональной связи между полученным числом скачков Баркгаузена и контролируе- мыми параметрами изделия, осуществляют аналогичное измерение числа скачков Баркгаузена при перемагничивании контролируемого изделия и с помощью предварительно полученной функциональной связи судят об его контролируемых па- 5 раметрах, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и расширения области использования, перемагничивание контролируем о го обр,азцэ осуществляют по периодическому закону, 1 измеряют число скачков Баркгаузена за период перемагничивания, определяют предельную длительность периода перемагничивания при дальнейшем уменьшении которой начинается уменьшение из- 1 меряемого числа скачков Баркгаузена, фиксируют максимальную интенсивность у_м скачков Баркгаузена *5а выбранный период перемагничивания, регулируют скорость намагничивания на отдельных интервалах 2 периода намагничивания из условия получения на них интенсивности γ = у_м, измеряют мгновенные значения ЭДС от скачков Баркгаузена на заданной части периода и используют их в качестве информативных 2 для определения качества контролируемого материала.

2. Устройство для магнитошумового контроля качества ферромагнитных матери- 3 алов и изделий, содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь, широкополосный измерительный усилитель, преобразователь уровня и управляемый счетчик умпульссв, 3 оперативный запоминающий блок, подключенный к его входу выходом аналого-цифровой преобразователь и широкополосный усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и расти- 4 рения области использования, оно снабжено первым и вторым регистрами, схемой совпадения адреса, счетчиком адреса, схемой управления, вторым аналого-цифровым преобразователем, дешифратором, форми- рующим блоком, цифроаналоговым преобразователем, схемой выборки хранения и интегратором, дзухнаправленной интер- фейсной магистралью, предназначенной для подключения к внешней ЭВМ и соединенной с информационными входами схемы совпадения адреса, регистров, .дешифратора, с управляющими входами счетчика импульсов и счетчика адреса, а также с входами оперативного запоминающего блока, второго аналого-цифрового преобразователя и счетчика импульсов, схема совпадения адреса подключена первым выходом к разрешающему входу дешифратора и вторым выходом к разрешающим входам счетчика адреса и формирующего блока, подключенного информационным входом к выходу первого регистра, соединенного управляющим входом с выходом А дешифратора, выходы D, К, L, G которого подключены к соответствующим входам схемы управления, выход С подключен к первому управля- ₍ ющему входу формирующего блока, а выходы F и М - к входам счетчика адреса, соединенного вторым выходом с вторым управляющим входом формирующего блока, соединенного первым выходом с управляющим входом схемы выборки-хранения и вторым выходом - с запускающим входом первого аналого-цифрового преобразователя, подключенного информационным входом к выходу схемы выборки-хранения, соединенным информационным входом с выходом широкополосного измерительного усилителя, выход N первого аналого-цифрового преобразователя соединен с одноименными входами счетчика адреса и схемы управления, подключенной первым выходом к второму входу счетчика адреса, соединенного информационным выходом с адресными входами оперативного запоминающего блока и вторым выходом - с управляющим входом оперативного управляющего запоминающего блока, выход второго регистра подключен к входу цифроаналогового преобразователя, подключенного через интегратор и усилитель мощности к входу первичного преобразователя, соединенного вторым выходом с информационным входом второго аналого-цифрового преобразователя.