Способ неразрушающего контроля ферромагнитных материалов на основе эффекта баркгаузена

ОП СА Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ри 726477 Союз Советских Социалистически Республик(51)М. Кл. 6 01 В 27/86 Государственный комитет СССР по делам изобретений(72) Автор изобретения В. Л. Венгринович Отдел физики нераэрушающего контроля АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШИОЩЕГО КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА БАРКГАУЗЕНА 30 Изобретение относится к машиностроению и предназначено для неразрушакщего контроля Ферромагнитных материалов. 5Известен способ магнитной структуроскопии ферромагнитных иэделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают, преобразовывают скачки Баркгаузена в з.д.с, усиливают, фильтруют, измеряют интенсивность магнитного шума при различных значениях перемагничивающего поля и сравнивают измеренные значения с соответствующими значениями эталонной кривой 1 Недостатками способа являются его низкая помехоустойчивость и то, что измеряемый уровень шума зависит от формы петли гистерезиса контролируемого материала,20 формы и размеров образца.Известен способ, заключающийся:-.-:- -: в том, что значение контролируемого параметра определяют по форме нормированного спектра шумов относитель но одной из его составляющих 21. Наиболее близким к изобретению является способ неразрушающего контроля Ферромагнитных материалов на основе скачков Баркгаузена, заключакщийся в том, что контролируемоеиэделие перемагничивают полем низкойчастоты и дополнительно .подмагничи-вают полем высокой частоты и регистрируют интенсивность магнитного шума 3).Основным недостатком этого способаявляется то, что в регистрируемомвыходном сигнале преобразователя кроме составляющей, несущей информациюо скачках Баркгаузена, имеется состав,ляющая выходного сигнала, зависящаяот дифференциальной проницаемостиконтролируемого материала. Например,если перемагничивание иэделия производится при постоянной скорости изменения напряженности магнитного поляна основной частоте, то выходной сигнал пропорционален дифференциальнойпроницаемости материала,Как показывают эксперименты, дляжелеза-армко в области максимальнойпроницаемости составляющая амплитудывыходного сигнала на часТоте 15 кГц,зависящая от магнитной проницаемости,примерно на порядок превышает интенсивность магнитнбго шума на этой частоте, В результате этого отношениесигнал/помеха является неудовлетворительным. Регистрация интенсивности магнитного шума на удвоенной частотеподмагничивающего поля высокой частоты, обычно применяемая для подавления указанного сигнала помехи, в данном способе оказывается неэффективной, так как поле на осцовной (низкой) частоте перемагничивания в каждый момент времени меняет свое значейие . В результате контролируемый участок материала оказывается в магнитном поле, являющимся суммой поля на основной частоте перемагничивания и годмагничивающего поля. Известно, что в таком режиме намагничивания все четные гармоники (включая вторую) несут в себе информацию о магнитных свойствах контролируемого изделия, включая дифференциальную проницаемость формы и коэрцитивную силу. Следовательно, в известном способе 20 чувствительность в значительной сте., пени ослабляется из-эа наличия в выходном сигнале информации о дифференциальной проницаемости материала, что понижает точность контроля, 25Целью изобретения является повышение точности контроля.Поставленная цель д)стигается тем,з 0 что устанавливают постоянной скорость изменения магйитной индукции, изменяют частоту подмагничивающего поля до получениянаибольшей величины магнитного шума и по полученной резонансной частоте судят о плотности5 дефектов структуры контролируемого материала. В режиме намагничивания, при котором скорость изменения средней магнитной индукции постоянна, низкочастотная составляющая выходного 40 сигнала также постоянна и не зависит. от магнитных свойств материала. Высокочастотная составляющая выходнОго сигнала будет полностью определяться скачками Баркгаузеца. Известно, что 45 при намагничивании линейно изменяю"щймся или Синусоидальнйм полем интенсивность магнитного шума для магнитомягких материалов практически не зависит от частоты регистрации 50 вплоть до частот порядка 10 Гц. В отличие от эого при намагничивании в" режиме, при котором скорость изменения индукции постояйна; интенсивманиоо шума имеет острый максимум на резонансной частоте.Величина резонансной частоты являетсяхарактерной для данного материала и зависит от состояния его структуры. В частности, по резонансной частоте можно определить средний 40 объем перемагничивания, который в свою очередь характеризует плотность дефектОв структуры в контролируемом материале. Согласно предлагаемому способу средний объем перемагничива- Я ния (.г) эа время иеремагцичивация д)можно определить по Формулес ьсХг) ас)а.с(о 1 с ---ссудсфьСГдЕ )Ч(С)дс-.Ч) - ВЕЛИЧИНа МаГНИтНОГО ПОтока за время д(, К - постоянная,Ч(с) -мгновенное значение выходногосигнала, со, - резонансная частотаподмагничивания,Иа чертеже приведена блок-схемаустройства, реализукщего способ.Устройство содержит контролируемоеиэделие 1, преобразователь, состоящий иэ обмотки 2 возбуждения, измерительной обмотки 3, соединенной свходами низкочастбтного фильтра 4и высокочастотного фильтра 5. Фильтр5, усилитель б, анализатор 7 гармоник, преобразователь 8 сигнала и самописец 9 образуют канал регистрации.фильтр 4, дифференциальный усилитель10, задатчик .) режима регулированияи усилитель 12 образуют регулирующуюцепь. Выход усилителя 12 соединен сблоком 13 суммирования, другой входкоторого соединен с генератором 14высокой частоты, а выход - с обмоткой 2 возбуждения.Контролируемое изделие 1 помещаютв проходной преобразователь, которыйимеет обмотку 2 возбуждения и измерительную обмотку 3. По обмотке возбуждения пропускают токи низкой ивысокой частоты от суммирующего блока 13. Постоянство скорости изменения магнитной индукции в контролируемом иэделии обеспечивается тем, чтонизкочастотйую составляющую сигналаЧ(Ц, пропорциональную - с иэмеридвтельной обмотки 3 через фильтр 4,усили=ель 10 и задатчик 11 подают навход усилителя 12. Этот сигнал управляет работой усилителя 12, которыйобеспечивает изменение тока в обмоткеперемагничивания, обеспечивая прид.бэтом условиедс- сопз в контропируемом иэделии.Пульсирующий сигнал ЧИ) с выходаобмотки 3 подают через Фильтр 5, усилитель б, анализатор гармоник 7 ипреобразователь 8 на вход однокоординатного самописца 9 или другой регистрирующий прибор. Изменяя частотунастройки анализатора гармоник 7 исинхронно с ней - частоту генератора14, определяют резонансную частоту,на которой интенсивность шума Баркгаузена максимальна для данного контролируемого изделия 1. По резонансной частоте со, и по величине высокочастотного сигнала ч(М судят оплотности дефектов структуры контролируемого изделия.ОсновнЫм преимуществом способа является его высокая чувствительностьк скачкам перемагничивания и связанная с ней более высокая помехоус726477 Формула изобретения Составитель А, Матвеевактор Ж. Рожкова Техред О.Легеза Корректор Н, С Подписноемитета СССРи открытийская наб., д, 4/5 48/35 Тираж 1019 цНИИПИ Государственного по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Рааказ илиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул ная, 4 тойчнвость. Предварительные испытания показали наличие корреляции междучастотой, соответствующей пику интенсивности шума, и структурой материала, в частности степенью холодной пластической деформации. 5 Способ нераэрушающего контроля ферромагнитных материалов на основе эФфекта Баркгаузена, заключакщийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкой частоты и дополнительно подмагничивают полем высокой частоты и регистрируют интенсивность магнитного шума, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности контроля, устанавливают постоянной скорость измерения магнитной индукции, изменяют частоту подмагничивающего поля до получения наибольшей величины магнитногошума и по полученной резонанснойчастоте судят о плотности дефектовструктуры контролируемого материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ГДР 9 71635,кл. 42 К 46/03, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 461346, кл. С 01 Н 27/86 1972.3. Авторское свидетельство СССР9 538284, кл. С 03 Я 33/12, 1975