SU898317A1 - Автоматический коэрцитиметр - Google Patents

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров ферромагнитных материалов.

Известен автоматический коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, последовательно соединенные феррозонд и блок обработки сигнала, соединенный своим выходом с обмотками электромагнита через импульсный блок преобразования [13.

Недостаток известного коэрцити- , метра - недостаточная точность измерений, что связано со ступенчатым изменением тока размагничивания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является автоматический коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный измеритель,коммутатор и регистратор [2].

Этот коэрцитиметр не обеспечивает необходимой точности измерения, что связано' с размыканием контура автокомпенсации на заключительном этапе измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что автоматический коэрцитиметр снабжен последовательно соединенными интегратором, подключенным своим входом к выходу фазочувствительного измерителя, и усилителем мощности, соединенным своим выходом через коммутатор с обмотками электромагнита, двумя компараторами, соединенными своими первыми входами с выходом усилителя мощности и своими выходами с регистратором и источником опорного напряжения, соединенным своими выходами с соответствующими вторыми входами компараторов, а своим входом - с коммутатором.

На чертеже приведена структурная схема автоматического коэрцитиметра.

Автоматический коэрцитиметр содержит источник 1 намагничивающего тока, электромагнит 2, последовательно соединенные феррозонд 3, фазочувствительный измеритель 4, включающий выпрямительные элементы 5, индикатор 6 и конденсатор 7, интегратор 8, включающий резистор 9, конденсатор 10 и усилитель 11 постоянного тока, усилитель 12 мощности, подключенный через коммутатор 13 к обмоткам 14 и 15 электромагнита 2 и к первым входам компараторов 16 и 17, ко вторым входам которых подключен источник 18 опорных напряжений, а выходы соединены с регистратором ^.Источник 18 своим входом соединен с выходом коммутатора 13, второй выход которого соединен с входом источника намагничивания, включающего диоднотиристорный мост, включающий тиристоры 20 и 21 и диоды 22 и 23.

Автоматический коэрцитиметр работает следующим образом.

После установки электромагнита на контролируемую деталь (на чертеже не показана) с коммутатора 13 поступает сигнал положительней полярности на управляющий вход тиристора 20. Постоянная составляющая четных .гармоник поступает на вход интегратора 8. Параметры интегратора (постоян-35 ная времени, функция передачи ) подобраны так, что переходная характеристика контура автокомпенсации не имеет •выброски размагничивание детали или ее участка происходит по пре- ⁴⁰ дельной спинке петли гистерезиса до нуля (без перехода на частный цикл). В этом случае измеренная величина тока размагничивания соответствует истинному значению коэрцитивной силы.45 Параметры интегратора выбраны из условия обеспечения им функций апериодического звена.

На выходе интегратора получается линейно нарастающее напряжение. Это напряжение усиливается усилителем 12 мощности и поступает в обмотки 14 и 15 электромагнита 2. Размагничивающее поле, создаваемое током, протекающим через обмотки 14 и 15, размагничи- ³³ вает деталь, и сигнал на выходе феррозонда 3 уменьшается. Крутизна пилообразного напряжения на выходе интегратора уменьшается, в то время как наклон обратной спинки петли гистерезиса, по которой следует размагничивание' детали, увеличивается.

$ Это связано с нелинейной зависимостью индукции от поля для ферромагнетиков и, следовательно, с разной скоростью изменения индукции во времени $^~··

Параметры интегратора выбраны при этом таким образом, что увеличению крутизны спинки петли гистерезиса 44dt соответствует уменьшение нарастания тока размагничивания. Скорость изме15 нения индукции в детали остается „ at постоянной, что предотвращает появление нечетных гармоник в сигнале феррозонда и оказывает также стабили.зирующее действие на контур автономно пенсации. Размагничивание детали следует по обратной спинке петли гистерезиса до нулевого значения индукции В на всем ее участке, и исключается переколебательный процесс и переход на частный цикл. Изменение тока размагничивания при этом соответствует изменению индукции в детали, что позволяет предложенным автоматическим коэрцитиметром проводить контроль деталей по индукции.

При выборе параметров интегратора учтена также постоянная составляющая фазочувствительной измерительной цепи и обеспечены условия надежной работы компараторов. Пульсации и помехи в выходном сигнале интегратора отсутствуют.

При использовании автоматического коэрцитиметра для разбраковки деталей по схеме годная - брак устанавливают два предельных значения величины тока размагничивания, соответствующих диапазону годности деталей. Этот диапазон установлен на основании проведенной статистической обработки практических результатов измерения величины тока размагничивания и сопоставления его значений с твердостью, механическими свойствами и структурой.

Линейно нарастающее напряжение с интегратора подается на входы компараторов 16 и 17, на другие входы которых подаются опорные напряжения с источника 18 опорного напряжения.

После достижения выходным сигналом феррозонда нулевого значения коммутататор 13 подает команду на источник

опорного напряжения, который подает опорные сигналы на компараторы 16 и 17 и обеспечивает сравнение установленного значения на компараторах с величиной тока размагничивания, пропорционального коэрцитивной силе детали. При достижении током размагни чивания ранее установленной 'величины с источника 18 опорного напряжения происходит включение’ одним из компа- »0 раторов регистратора 19, который фиксирует принадлежность контролируемой детали к браку или годной.

При контроле деталей по величине индукции опорные сигналы соответствуют 15 предельным значениям индукций, также установленным путем проведенной статистической обработки результатов измерения. В этом случае происходит непрерывное сравнение сигналов после 20 интегратора 8 и усилителя 12 мощности с опорным напряжением в процессе размагничивания детали по обратной спинке петли гистерезиса. Так как параметрами интегратора 8 обеспечивается изме— >$ нение тока размагничивания, соответствующее изменению индукции в детали, то по его величине можно судить о значении индукции в детали при размагничивании ее по обратной спинке петли зо гистерезиса,

Автоматический коэрцитиметр обладает повышенной точностью определения коэрцитивной силы детали за счет уменьшения остаточной индукции, позволяет исключить пульсации и помехи в цепи автокомпенсации и, следовательно, автоматически разбраковывать детали по схеме годная-брак, обеспе-* чивает контроль деталей как по коэрцитивной силе, так и по величине индукции . *

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  измерени  параметров ферромагнитных материалов. Известен автоматический коэрцитиметр , содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, последовательно соединенные феррозонд и блок обработки сигнала, соединенный своим выходом с обмотками электромагнита через импульсный блок преобразовани  П. Недостаток известного коэрцитиметра - недостаточна  точность измерений , что св зано со ступенчатым изменением тока размагничивани . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  .автоматичес кий коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит , соединенный своими обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозон и фазочувствительный измеритель,коммутатор и регистратор 123. Этот коэрцитиметр не обеспечивает необходимой точности измерени , что св зано с размыканием контура автокомпенсации на заключительном этапе измерений. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Цель достигаетс  тем, что автоматический коэрцитиметр снабжен последовательно соединенными интегратором, подключенным своим входом к выходу фазочувствительного измерител , и усилителем мощности, соединенным своим выходом через коммутатор с обмотками электромагнита, двум  компараторами, соединенными своими первыми входами с выходом у;силител  мощности и своими выходами с регистратором и источником oi-эрного напр жени , соединенным своими выходами с соответствующими вторыми входами 38 компараторов, а своим входом - с коммутатором. На чертеже приведена структурна  схема автоматического коэрцитиметра Автоматический крэрцитиметр содержит источник 1 намагничивающего тока, электромагнит 2, последователь но соединенные феррозонд 3, фазочув ствительный измеритель 4, включающий выпр мительные элементы 5, индикатор 6 и конденсатор 7, интегратор 8 включающий резистор 9, конденсатор 10 и усилитель 11 посто нного тока, усилитель 12 мощности, подключенный через коммутатор 13 к обмоткам 14 и 15 электромагнита 2 и к первым входам компараторов 16 и 17, ко вторым входам которых подключен источник 18 опорных наптр жений, а выходы соединены с регистратором 19.Источник 18 своим входом соединен с выходом коммутатора 13, второй выход которого соединен с входом источника 1намагничивани , включающего диодно тиристорный мост, включающий тиристо ры 20 и 21 и диоды 22 и 23. Автоматический коэрцитиметр работает следующим образом. После установки электромагнита 2на контролируемую деталь ( на чертеже не показана) с коммутатора 13 поступает сигнал положительной пол р ности на управл ющий вход тиристора 20. Посто нна  составл юща  четных гармоник поступает на вход интеграто ра 8. Параметры интегратора (посто н на  времени, функци  передачи ) подоб раны так, что переходна  характеристика контура автокомпенсации не имее выброски размагничивание детали или ее участка происходит по предельной , спинке петли гистерезиса до нул  1,-без перехода на частный цикл). В этом случае измеренна  величина тока размагничивани  соответствует истинному значению коэрцитивной силы Параметры интегратора выбраны из услови  обеспечени  им функций апериодического звена. На выходе интегратора получаетс  линейно нарастающее напр жение. Это напр жение усиливаетс  усилителем 12 мощности и поступает в обмотки 14 и 15 электромагнита 2. Размагничивающе поле, создаваемое током, протекающим через обмотки 14 и 15, размагничивает деталь, и сигнал на выходе феррозонда 3 уменьшаетс . Крутизна пило образного напр жени  на выходе инте4 гратора уменьшаетс , в то врем  как наклон обратной спинки петли гистерезиса, по которой следует размагничивание детали, увеличиваетс . Это св зано с нелинейной зависимостью индукции от пол  дл  ферромагнетиков и, следовательно, с разной скоростью изменени  индукции во времени f--Параметры интегратора выбраны при этом таким образом, что увеличению крутизны спинки петли гистерезиса соответствует уменьшение нарастани  тока размагничивани . Скорость изменени  индукции в детали остаетс  посто нной, что предотвращает по вление нечетных гармоник в сигнале феррозонда и оказывает также стабили .зирующее действие на контур автокомпенсации . Размагничивание детали следует по обратной спинке петли гистерезиса до нулевого значени  индукции Б на всем ее участке, и исключаетс  переколебательный процесс и переход на частный цикл. Изменение тока раз- магничивани  при этом соответствует изменению индукции в детали, что позвол ет предложенным автоматическим коэрцитиметром проводить контроль деталей по индукции. При выборе параметров интегратора учтена также посто нна  составл юща  Ё азочувствительной измерительной цепи и обеспечены услови  надежной работы компараторов. Пульсации и помехи в выходном сигнале интегратора отсутствуют. При использовании автоматического коэрцитиметра дл  разбраковки деталей по схеме годна  - брак устанавливают два предельных значени  величины тока размагничивани , соответствующих диапазону годности деталей. Этот диапазон установлен на основании проведенной статистической обработки практических результатов измерени  величины тока размагничивани  и сопоставлени  его значений с твердостью, механическими свойствами и структурой . Линейно нарастающее напр жение с интегратора подаетс  на входы компараторов 16 и 17, на другие входы которых подаютс  опорные напр жени  с источника 18 опорного напр жени . После достижени  выходным сигналом феррозонда нулевого значени  коммутататор 13 подает команду на источник 58 18 опорного напр жени , который подает опорные сигналы на компараторы 16 и 17 и обеспечивает сравнение установленного значени  на компараторах с величиной тока размагничивани , пропорционального коэрцитивной силе детали. При достижении током размагни чивани  ранее установленной величины с источ1шка 18 опорного напр жени  происходит включение одним из компараторов регистратора 19, который фиксирует принадлежность контролируемой детали к браку или годной. При контроле деталей по величине индукции опорные сигналы соответствую предельным значени м индукций, также установленным путем проведенной статистической обработки результатов измерени . В этом случае происходит непрерывное сравнение сигналов после интегратора 8 и усилител  12 мощности с опорным напр жением в процессе размагничивани  детали по обратной спинк петли гистерезиса. Так как параметрами интегратора 8 обеспечиваетс  изменение тока размагничивани , соответствующее изменению индукции в детали то по его величине можно судить о зна чении индукции в детали при размагничивании ее по обратной спинке петли гистерезиса. Автоматический коэрцитиметр облад ет повьпиенной точностью определени  коэрцитивной силы детали за счет уме шени  остаточной индукции, позвол ет исключить пульсации и помехи в цепи автокомпенсации и, следовательно , автоматически разбраковывать де7« тали по схеме годна -брак, обеспе- чивает контроль деталей как по коэрцитивной силе, так и по величине инукции . Формула изобретени  Автоматический коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный измеритель, коммутатор и регистратор , отличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности измерени , он снабжен последовательно соединенными интегратором, подключенным своим входом к выходу фазочувствительного измерител , и усилителем мощности, соединенным своим выходом через коммутатор с обмотками электромагнита , двум  компараторами, соединенными своими первыми входами с выходом усилител  мощности и своими выходами с регистратором и источником опорного напр жени , соединенным своими выходами с соответствующими вторыми входами компараторов, а своим входом - с коммутатором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 504967, кл. G О N 27/80, 1979.
2. 2.Авторсное свидетельство СССР № 519626, кл. G 01 N 27/80, 1973 (прототип).