SU875271A1

SU875271A1 - Магнитошумовое устройство дл контрол механических напр жений

Info

Publication number: SU875271A1
Application number: SU792714918A
Authority: SU
Inventors: Василий Григорьевич Пустынников; Алексей Владимирович Андрианов
Original assignee: Особое Конструкторское Бюро При Ростовском Заводе "Гранит"
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1981-10-23

Description

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний и может применяться при экспресс-контроле механических напряжений в ферромагнитных материалах и изделиях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для магнитошумового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор низкой частоты, магнитошумовой преобразователь, фильтр и избирательный усилитель, а также блок индикации. Устройство позволяет осуществлять контроль механических напряжений ферромагнитных изделий DJ.

Однако им невозможно производить автоматическое определение плоского напряженного состояния изделия, в связи с чем невозможно проведение его экспресс-контроля.

Целью изобретения является автоматическое определение плоского напря- ' женного состояния’изделия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено включенным между выходом избирательного усилителя и входом блока индикации электронным блоком для построения модели круга Мора с вращающимся трансформатором, на оси которого закреплен магнитошумовой преобразователь.

Это позволяет регистрировать максимальный и минимальный сигналы с избирательного усилителя, запоминать . их величины и соответствующие им положения магнитошумового преобразователя и моделировать элементы круга Мора в виде сигналов, пропорциональных главным, нормальным и касательным напряжениям по любым двум взаимно перпендикулярным направлениям.

К выходам модели круга Мора подключен блок индикации с семью индикаторами, фиксирующими значения всех параметров, необходимых для полной оценки плоского напряженного состояния. |

На фиг. 1 изображена блок-схема магнитошумового устройства для контроля механических напряжений, позволяющего определять эти параметры с большим быстродей£твием при полной автоматизации измерений) на фиг.2 график параметров, совокупность которых дает полную характеристику плоского напряженного состояния.

Параметрами, дающими полную характеристику плоского.напряженного состояния контролируемого изделия, являются ^1^2 “ главные напряжения;

.нормальные напряжения по любым двум взаимно перпендикулярным направлениям, касательные напряжения по любым двум взаимно перпендикулярным направлениям, угол между направлением действия наибольшего главного напряжения Gj и нормалью к площадке, на которой требуется определить текущие значения нормальных и касательных напряжений.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 низкой частоты, магнитошумовой преобразователь 2, фильтр 3 высоких частот, избирательный усилитель 4, электронный блок 5 для построения модели круга Мора с фиксатором экстремальных значений, главных напряжению и положения двух взаимно перпендикулярных осей эллипса напряжений и блок 6 индикации с индикатором 7 наибольшего главного напряжения G-1 , индикатором 8 главного напряжения индикатором 9 нормального напряжения G^, индикатором 10 нормального напряжения индикатором 11 касательного напряжения 77^, индикатором 12 касательного напряжения и индикатором угла о1 между направлением действия наибольшего главного напряжения (3^ и нормалью к контролируемой площадке.

Электронный блок 5 для построения круга Мора имеет следующее строение: дифференцирующее звено 14 соединено с двоичным счетчиком 15, один выход которого-подключен к коммутатору 16, соединенному с модулятором 17, а второй выход - к коммутатору 18, соеди. ненному с модулятором 19. Модуляторы 17 и 19 подключены к блоку 20 сравнения, соединенному выходом с сумматором 21, инвертором 22, сумматором 23 и индикаторами 7 и 8. Вход сумматора 23 подключен также к выходу инвертора 22, а выход - к вращающемуся трансформатору 24, косинусная обмотка которого соединена с сумматором 25, соединенным выходом с индикатором 9, а также через инвертор 26 с сумматором 27, соединенным с индикатором 10. Синусная обмотка трансформатора 24 соединена с индикатором 11 и через инвертор 28 с индикатором 12.

Вращающийся трансформатор. 29 соединен электрически по входу через блок 30 управления со счетчиком 15, а по выходу через дешифратор .31 с индикатором 13. Ротор трансформатора 29 механически соединен с преобразователем 2, а через редуктор 32 с вращающимся трансформатором 24..

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 низкой частоты запитывает преобразователь 2, который вращается вокруг своей вертикальной оси с помощью трансформатора 29 блока 5.

С изменением угла поворота преобразователя 2 изменяется угол между направлениями механических и магнитных сил, а следовательно, и величина выходного сигнала преобразователя 2. При совпадении направлений она макси- . мальна, а при расхождении направлений этих двух сил на угол 90° - минимальная. Этот сигнал через фильтр 3 высоких частот и избирательный усилитель' 4, настроенный на наиболее информативную частоту сплошного спектра ЭДС скачков Баркгаузена подается на блок 5 с фиксатором экстремальных значений главных напряжений и положений двух взаимно перпендикулярных осей эллипса напряжений. Блок 5 позволяет регистрировать максимальный и минимальный сигналь!, запоминать их величины и соответствующие им положения преобразователя 2 (угол pt) и моделировать элементы круга Мора в виде сигналов,, пропорциональных главным напряжениям (X, и а также нормальным (γ +6*2 . —(Эд. _Λ , и касательным

Gi -<5ί>

взаимно перпендикулярным напряжениям по любым двум направлениям.

Промодулированные сигналы поступают на индикаторы 7-13 блока 6, позволяющие регистрировать все параметры, необходимые для полной оценки плоского напряженного состояния £3 , θρ οί ·

Указанные функции в блоке 5 для построения модели круга Мора реализуются следующим образом. >

Дифференцирующее звено 14 на входе фиксирует моменты прохождения текущих значений спектральной плотности мощности магнитного шума через экстремальные значения и подает при . этом сигналы на двоичный счетчик 15, который открывает коммутатор 16 при появлении первого экстремального значения и пропускает его на модулятор 17, выдающий сигнал в виде синусоидального напряжения с амплитудой,· пропорциональной величине первого экстремального значения главного напряжения. При появлении второго экстремума счетчик 15 открывает коммутатор 18, который пропускает его на модулятор 19, выдающий сигнал, пропорциональный величине второго экстремального значения главного напряжения. Сигналы с обоих модуляторов подаются на блок 20 сравнения, который различает большее и меньшее экстремальные значения и выдает их на индикаторы 7 и 8. Кроме того/оба сигнала поступают на сумматор 21, реализующий функцию -1 ^а также через инвертор 22 подаются на сумматор 23, реализующим функцию —— . С сумматора 23 сигнал подается на вращающийся трансформатор 24, с косинусной обмотки которого снимается сигнал cos2 oL и подается на сумматор 25 (второй вход которого соединен с сумматором 21), реализующий функцию —Ί^·²· .^l^&cosM, т.е.63,, а также через'инвертор 26 на сумматор 27, второй вход которого соединен с сумматором 21 для реализации функции ^cos2oLT.e.C_P.

С синусной обмотки вращающегося трансформатора 24 сигнал siп2о(.

подается на индикатор 11 (¾) , а через инвертор 28 на индикатор I2 (Г_в) ..

Вращающийся трансформатор 29 под воздействием блока 30 управления * связанного со счетчиком 15, вращает преобразователь 2, останавливает его .

после второго экстремума, а также через дешифратор 31 выдает на индикатор 13 сигнал, пропорциональный углу «С (в схеме не показан). Ротор эФого трансформатора 29 механически жестко связан через редуктор 32 с передаточным отношением \~2 также с вращающимся трансформатором 24, реализующим функции синуса и косинуса двойного аргумента 2^·

Введение блока для построения модели 5 круга Мора с фиксатором экстремальных значений главных напряжений й положений двух взаимно перпендикулярных осей эллипса напряжений и индикаторрв параметров плоского напряженного состояния дает возможность полной оценки плоского напряженного состояния и определение всех его параметров ((Х|, οί_Β, Vp, ,cL) в короткий промежуток времени и с полной автоматизацией измерений.

Устройство позволяет измерять механические напряжения в их чистом виде, а не по деформациям, как это принято например при измерении с тензометрами. j

Устройство может также использоваться как средство экспресс-контроля напряженных соединений (от дориования, запрессовки и т.д.), как в процессе изготовления изделий, так и при их эксплуатации, что снижает процент брака и повышает надежность изделий.

Claims

Изобретение относитс к области неразрушающих испытаний и может примен тьс при экспресс-контроле механ ческих напр жений в ферромагнитных материалах и издели х. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл магнитошумового контрол , содержащее последовательно сое диненные генератор низкой частоты, магнитошумовой преобразователь, фильтр и избирательный усилитель, а также блок индикации. Устройство позвол ет осуществл ть контроль механических напр жений ферромагнитных изделий р. Однако им невозможно производить автоматическое определение плоского напр женного состо ни издели , в св зи с чем невозможно проведение ег экспресс-контрол . Целью изобретени вл етс автома тическое определение плоского напр женного состо ни издели . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство снабжено включенным между выходом избирательного усилител и входом блока индикации электронным блоком дл построени модели круга Мора с вращающимс трансформатором , на оси которого закреплен магнитошумовой преобразователь. Это позвол ет регистрировать максимальный и минимальный сигналы с избирательного усилител , запоминать . их величины и соответствующие VM положени магнитошумового преобразовател и моделировать элементы круга Мора в виде сигналов, пропорциональных главным, нормальным и касательным напр жени м по любым двум взаимно перпендикул рным направлени м. К выходам модели круга Мора подключен блок индикации с семью индикаторами , фиксирующими значени всех параметров, необходимых дл полной оценки плоского напр женного состо ни - I На фиг. 1 изображена блок-схема магнитошумового устройства дл контрол механических напр жений, позвол ющего определ ть эти параметры с большим быстродействием при полной автоматизации измерений) на фиг.2 график параметров, совокупность которых дает полную характеристику плоского напр женного состо ни . Параметрами, дающими полную характеристику плоского. напр женного состо ни .контролируемого издели , вл ютс ( J. главные напр жени ; СГа -. ,нормальные напр жени по любым двум взаимно перпенди кул рным направлени м, f п, касательные напр жени по любым двум взаимно перпендикул рным направлени м, oi, - угол между направлением дей стви наибольшего главного напр жени С и нормалью к площадке, на которой требуетс определить текуише значени нормальных и касательных напр жений. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 низкой частоты, магнитошумовой преобразователь 2, фильтр 3 высоких -частот, избирательный усилитель 4, электронный блок 5 дл построени модели круга Мора с фиксатором экстремальных значений , главных напр жению и положени двух взаимно перпендикул рных осей элл1шса напр жений и блок 6 индикации с индикатором 7 наибольшего главного напр жени 0 , индикатором 8 главного напр жени (52, индикатором 9 нормального напр жени С1/, индикатором 10 нормального напр жени ми, индикатором 1 I касательного напр жени Z/, индикатором 12 касательного напр жени f-tt и индикатором угла оС между направлением действи наибольшего главного напр жени (j к нормалью к контролируемой площадке. Электронный блок 5 дл построени Kjpyra Мора имеет следующее строение: дифференцирующее звено 14 соединено с двоичным счетчиком 15, один выход которого .подключен к коммутатору 16, соединенному с модул тором 17, а вто рой выход,- к коммутатору 18, соединенному с модул тором 19. Модул торы 17 и 19 подключены к блоку 20 сравне ни , соединенному выходом с сумматоППП у V ti J WnCnnwiViy JODIAUM V V-Jl Cl 1 J poM 21, инвертором 22, сумматором 23 14 и индикаторами 7 и 8. Вход сумматора 23 подключен также к выходу инвертора 22, а выход - к вращающемус трансформатору 24, косинусна обмотка которого соединена с сумматором 25, соединенным выходом с индикатором 9, а также через инвертор 26 с сумматором 27, соединенным с индикатором 10. Синусна обмотка трансформатора 24 соединена с индикатором 11 и через инвертор 28 с индикатором 12. Вращающийс трансформатор. 29 соединен электрически по входу через блок 30 управлени со счетчиком 15, а по выходу через дешифратор .31 с индикатором 13. Ротор трансформатора 29 механически соединен с преобразователем 2, а через редуктор 32 с вращающимс трансформатором 24.. Устройство работает следующим образом . Генератор 1 низкой частоты запитывает преобразователь 2, который вращаетс вокруг своей вертикальной оси с помощью трансформатора 29 блока 5. С изменением угла поворота преобразовател 2 измен етс угол между направлени ми механических и магнитных сил, а следовательно, и величина выходного сигнала преобразовател 2. При совпадении направлений она макси- . мальна, а при расхождении направлений этих двух сил на угол 90 - минимальна . Этот сигнал через фильтр 3 высоких частот и избирательный усилитель 4, настроенный на наиболее информативную частоту сплошного спектра ЭДС скачков Баркгаузена подаетс на блок 5 с фиксатором экстремальных значений главных напр жений и положений двух взаимно перпендикул рных осей эллипса напр жений. Блок 5 позвол ет регистрировать максимальный и минимальный сигналь, запоминать их величинь и соответствующие им положени преобразовател 2 (угол oi} и моделировать элементы круга Мора в виде сигналов,. пропорциональных главным напр жени м 6С( и Gg. также нормальным ( Г - 11 gl-gjL СОе2оС ( Л - -Т. otjiи касательным t-d.,|,, взаимно перпендикул рньм напр жени м JO Э jrjj.juiiuii-i ii , по любым двум направлени м Промодулированные сигналы поступают на индикаторы 7-13 блока 6, позвол ющие регистрировать все параметры , необходимые дл полной оценки плоского напр женного состо ни l 2. oi Указанные функции в блоке 5 дл .построени модели круга Мора реализуютс следующим образом. Дифференцирующее звено 14 на входе фиксирует моменты прохождени текущих значений спектральной плотности мощности магнитного шума через экстремальные значени и подает при . этом сигналы на двоичный счетчик 15, который открывает коммутатор 6 при по влении первого экстремального зна чени и пропускает его на модул тор 17, выдающий сигнал в виде синусоидального напр жени с амплитудой,пропорциональной величине первого экстремального значени главного напр жени . При по влении второго экст ремума счетчик 15 открывает коммутатор 18, который пропускает его на модул тор 19, выдающий сигнал, пропорциональный величине второго экстремального значени главного напр жени . Сигналы с обоих модул торов подаютс на блок 20 сравнени , который различает большее и меньшее экст ремальные значени и выдает их на ин дикаторы 7 и 8, Кроме того/оба сигна ла поступают на сумматор 21, реализзпощий функцию -у а также через инвертор 22 подаютс jia сумматор 23, реализующий функцию . С сумматора 23 Сигнал подаетс на вращающий с трансформатор 24, с косинусной об мотки которого снимаетс сигнал cos2 oL и подаетс на сумматор 25 (второй вход которого соединен с сумматором 21), реализующий функцию ,. J2ir6icos2, T.e.Ga, а также черезинвертор 26 на сумматор 27, второй вход которого соединен с сумматором 21 дл реализации функции 014012 ео S 2 оС т. е. С-р . С, синусной обмотки вращающегос трансформатора 24 сигнал sInZoC подаетс на индикатор 11 (t) , а через инвертор 28 на индикатор 12 (Tg) Вращающийс трансформатор 29 под воздействием блока 30 управлени св занного со счетчиком 15, вращает пре образователь 2, останавливает его . 16 после второго экстремума, а также через дешифратор 31 выдает на индикатор 13 сигнал, пропорциональный углу «С (в схеме не показан). Ротор 3toro трансформатора 29 механически жестко св зан через редуктор 32 с передаточным отношением 1-2 также с вращающимс трансформатором 24, реализующим функции синуса и косинуса двойного аргумента
2.. Введение блока дл построени модели 5 круга Мора с фиксатором экстремальных значений главных напр жений и положений двух взаимно перпендикул рных осей эллипса напр жений и индикаторрв параметров плоского напр женного состо ни дает возможность полной оценки плоского напр женного состо ни и определение всех его параметров (6, (тз., С, (В в короткий промежуток времени и с полной автоматизацией измерений. Устройство позвол ет измер ть механические напр жени в их чистом виде, а не по деформаци м, как это прин то например при измерении с тензометрами . Устройство может также использоватьс как средство экспресс-контрол напр женных соединений .(от дорн.овани , . запрессовки и т.д.), как в процессе изготовлени изделий, так и при их эксплуатации, что снижает процент брака и повышает надежность изделий. Формула изобретени Магнитошумовое устройство дл контрол механических напр жений, содержащее последовательно соединенные генератор низкой частоты, магнитошумовой преобразователь, фильтр и избирательный усилитель, а также блок индикации, отличающеес тем, что, с целью автоматического определени плоского напр жени состо ни издели , оно снабжено включенным между выходом избирательного . усилител и входом блока индикации электронным блоком дл построени модели круга Мора с вращающимс трансформатором , на оси которого закреплен магнитошумовой преобразователь. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 549729, кл. G 01 N 27/72, 1975 ( прототип).

Фг/г. /

4 ч

/ / /

и,

Фиг..1