Устройство для электромагнитного контроля стальных изделий

.Г. СандомирсС.Г. СандомирсОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫкий (71) Институт прикладной физики АН Белорусской ССР (53) 543.274(088,8) (56) 1. Заявка Японии Р 49-20557, кл. 6 01 Н 33/12, 1974.2, Авторское свидетельство СССР 9 648923, кл. 6 01 Н 33/12,25.02.79 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее блок намагничивания с электромагнитом, ключ, регистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первый усилитель, первый интегратор и первый комцаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, а также последовательно соединенные датчик индукции магнитного поля, второй усилитель, второй интегратор и второй компаратор, выход которого соединен с вторым входом блока управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены блок деления, второй и третий ключи запоминающий блок, пиковый компара тор и последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины сигнала, пиковый детектор и блок сравнения напряжения, при этом выходы первого и второго усилителей соединены с соответствующими входами блока деления, входы первого и второго ключей соединены с выходами второго и первого интеграторов, соответственно, вход третьего ключа соединен с выходом блока деления, выходы ключей соединены с входом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющие входы ключей соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, вход пикового компаратора соединен с выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а выход - с третьим входом блока управления, первый вход запоминающего блока соединен с выходом пикового детектора, второй вход запоминающего блока - с четвертым выходом блока управления, а выход - с вторым входом блока сравнения, третий вход последнего соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход кото" рого соединен с вторым входом пико вого детектора, а выход блока сравнения соединен с входом регистра 1 тора.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в металлургической имашиностроительной промышленностидля контроля механических свойствстального проката.5Известно .устройство для электро-,магнитного контроля, содержащее блокнамагничивания, два датчика и осциллографический регистратор (1 .Недостатками данного устройства 10являются низкая точность контролямеханических свойств стальных изделий по экрану осциллографа и недостаточная информативность контроля.Известно также устройство для 15электромагнитного контроля, содержа"щее блок намагничивания электромагнитом, ключ, двухкоординатныйрегистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первый усилитель, первыйинтегратор и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, последовательно соединенные датчик индукции магнитного поля, второй усилитель, вто-;1рой интегратор и второй компаратор,выход которого соединен с вторымвходом блока управления, а также ин-вертор, схему И, триггер и масштабирующий блок (,2 ,Недостаток известного устройствазаключается в невысокой точностиконтроля механических свойств стальных изделий, что связано с невозможностью быстро и точно сопоставить 35между собой основные магнитные характеристики контролируемого объектас магнитными характеристиками эталонного образца. Это обусловлено недостаточной информативностью контроля магнитных характеристик контролируемого объекта,Цель изобретения - повышение точ.ности устройства.Цель достигается тем, что 45устройство для электромагнитногоконтроля стальных иэделий, содержащее блок намагничивания с электромагнитом, ключ, регистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первыйусилитель, первый интегратор и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, а также последовательно соединенные датчик индукции магнитногополя, второй усилитель, второй интегратор и второй компаратор, выходкоторого соединен с вторым входомблока управления, в неро введеныблок деления, второй и третий ключи,запоминающий блок, пиковый компаратор и последовательно соединенныеблок выделения абсолютной величинысигнала, пиковый детектор и блоксравнения напряжения, при этом выхо 5 ды первого и второго усилителей соединены с соответствующими входами блока деления, входы первого и вто-рого ключей соединены с выходами второго и первого интеграторов, соответственно, вход третьего ключа соединен с выходом блока деления, выходы ключей соединены с входом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющие входы ключей соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, вход пикового компаратора соединен с выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а выход - с третьим входом блока управления, первый вход запоминающего блока соединен с выходом пикового детектора, второй вход запоминающего блока - с четвертым выходом блока управления, а выход - с вторым входом блока сравнения, третий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого соединен с вторым входом пикового детектора, а выход блока сравнения соединен с входом регистратора.На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг 2 - временные диаграммы его работы.На диаграмме показаны сигналы на выходах датчика напряженности магнитного поля (О), датчика индукции магнитного поля (б), первогоинтегратора (в), второго интегратора (ъ), блока деления (д) и пикового детекгора (е) .Устройство содержит блок 1 намагничивания, электромагнит 2, датчик .3 напряженности магнитного поля,датчик 4 индукции магнитного поля, первый усилитель 5, второй усилитель б, первый интегратор 7, второй интегратор. 8, блок 9 деления, второй ключ 10, первый компаратор 11, второй компаратор 12, первый ключ 13, третий ключ 14, блок 15 управления, блок 16 выделения абсолютной величины сигнала, пиковый детектор 17, запоминающий блок 18, блок 19 сравнения напряжений, пиковый компаратор 20, регистратор 21Электромагнит 2 включен в цепь блока 1 намагничивания. Датчик 3, первый усилитель 5, первый интегратор 7, второй ключ 10, блок 16, пиковый детектор 17, блок 19 и регистратор 21 соединены последовательно. Первый компаратор 11 включен между выходом .первого интег. ратора 1 и блоком 15. Датчик 4, второй усилитель б, второй интегратор 8 и первый ключ 13 соединены последовательно и подключены к входу бло ка 16. фВторой компаратор 12 включен между выходом второго интегратора 8и входом блока 15. Первый и второйвходы блока 9 соединены соответственно с выходами первого 5 и второго6 усилителей, а выход блока,9 черезтретий ключ 14 соединен с входомблока 16. Запоминающий блок 18 включен между выходом пикового детектора 17 и вторым входом блока 19,третий вход которого соединен с блоком 15. Пиковый компаратор 20 включен между выходом блока 16 и входом 10блока 15.Устройство работает следующимобразом.Эталонное изделие 22 помещаютвнутрь электромагнита 2, который пи- (5тается переменным синусоидальным током от блока 1. Датчик 3 размещенвнутри электромагнита 2 и его сигналДЯхарактеризуется величиной .Е -3 Ж 20(фиг. 2 а), Датчик 4 охватывает контролируемое изделие 22 и его сигналйЬхарактеризуется величиной4фиг, 2 Б), где В = В (с) - индукция 25в эталонном иэделии. После соответствующих усилителей 5 и 6 выходныесигналы датчиков 3 и 4 поступают наинтеграторы 7 и 8Сигналб- (фиг.25)на выходе первого интегратора 7 характеризует величину намагничивающего поля Н = Н . Сигнал 8(фиг.2 г)на выходе второго интегратора 8 характеризчет величину индукции В = .=В(й) в изделии.С выходов интеграторов 7 и 8 сигналы поступают соответственно на входы первого компаратора11 и второго ключа 10 и второго компаратора 12 и первого ключа 13. Компараторы 11 и 12 срабатывают при нулевом значении сигнала на их входах.С выхода усилителей 5 и 6 сигналытакже поступают соответственно напервый и второй входы блока 9 деления,сигнал на выходе которого равен отношению сигнала на.его втором входе 45к сигналу на его первом вхоДе. Этотсигнал В 9: - / - в -/С (фиг20)4 ЗЬ ЙН сИЕ, а 1 а ан (а,характеризует значение дифференциалной магнитной проницаемости рв=,и(Цв изделии. Этот сигнал поступает навход третьего ключа 14. Выходы всехключей соединены с входом блока 16выделения абсолютной величины сигнала, сигнал на выходе которого равенмодулю от.сигнала на его входе. Спомощью блока 1 намагничивания устанавливают номинальное значение намагничивающего тока. После этогоблок 15 управления открывает вторбй 60ключ 10 (первый 13 и третий 14 ключи закрыты) и на входы пикового детектора 17 и пикового компаратора20 поступает сигнал, характеризующийвеличину намагничивающего поля. В .65 момент времени Т 1 (фиг.2) этот сиг- налЕдостигает максимального значения , которое фиксируется пиковым детектором 17. На выходе пикового компаратора 20 в момент времени Т,1 появляется короткий импульс, по которому блок 15 управления дает на ,запоминающий блок 18 команду, по которой последний фиксирует это значение напряжения Ц . После этого пиковый детектор 17 по свое;у второму входу сбрасывается в ноль (фиг.2 е), а блок 15 управления закрывает второй ключ 10.В момент времени Т 2 по срабатыванию первого компаратора 11, т.е. когда сигнална выхОде первого интегратора стайовится равным нулю, блок 15 на короткое время открывает первый ключ 13 и абсолютная величина 02 напряжения 68 в момент времени Т 2 фиксируется пиковым детектором 17. При этом на запоминающий блок 18 приходит от блока 15 управления команда на запоминание этого напряжения 02, Величина этого напряжения характеризует значение остаточной индукции В в эталонном объекте, После запо- минания этого напряжения О пиковый детектор 17 снова сбрасывается в ноль.В момент Яэемени Т 3 по срабатыванию второго компаратора 12, .т.е, когда сигналВ на выходе второго интегратора 8 становится равным ну 1 лю, блок 15 управления на короткое время открывает второй ключ 10 и абсолютная величина Пз напряжения .,Егфиксируется пиковым детектором Т 7. При этом на запоминающий блок 18 приходит от блока 15 команда на запоминание напряжения Б . Величина этого напряжения характеризует значение коэрцитивной силы Нс эталонного объекта. После запоминания 1)3 пиковый детектор 17 снова сбрасывает. ся в ноль, после чего блок 15 управления открывает первый ключ 13 и на вход пикового детектора 17. поступает абсолютная величина напряжения 8 с выхода второго интегратора 8. В момент времени Т 4 это напряжение Е достигает своегомаксимального значения П 4, При этом на выходе пикового компаратора 20 появляется короткий импульс, по которому блок 15 дает на запоминающий блок 18 команду, по которой величина напряжения 4.Фиксируется. Величина этогр напряжения характеризует значение максимальной индукции.В и эталонного объекта. После этого пиковый детектор 17 сбрасывается в ноль и блок 15 управления открывает третий ключ 14. На вход пикового детектора 17 поступает абсолютная велйчина напряжения Е Э, с выхода блока 9 деления.В момент времени Т это напряжение бЭ достигает своего максимально1010535 4ГУ илиал ППП "Патент",. Ужгород, ул, Проек го значения Ц . При этом на выходепикового компаратора 20 появляетсякороткий импульс, по которому блок15 управления дает на запоминающийблок 18 команду, по которой величина,напряжения У запоминается.5Таким образом, в запоминающемблоке 18 фиксируется пять значенийнапряжения (У.), П 2, У 3, У 4 и П 5)которые характеризуют соответственнорежим намагничивания (максимальную 1 Овеличину намагничивающего поля Ностаточную индукцию В 2, козрцитивнуюсилу Нс, максимальную индукцию В имаксимальную дифференциальную магнитную проницаемость г- эталонного 153 пс 1объекта,Затем внутрь электромагнита 2 помещают контролируемое изделие 22 иобеспечивают режим намагничивания,аналогичный режиму намагничиванияэталона. Блок 15 управленияобеспечивает тот же режим работы устройства,что и в случае эталонного объекта.На выходе пикового детектора 17 вмоменты времени Т) ю Т 2 Т 3 Т и ТУ 25последовательно появляются напряжения У, Пг, П, 1)+ и П, характеризующие режим намагничивания и основные магнитные свойства контролируемого объекта. Эти напряжения в соот- Оветствующие моменты времени появляются на первом входе блока 19 сравнениянапряжений, на второй вход которогов те же моменты времени по командес блока 15 управления последовательно поступают напряжения П, У 2, ПО+ и О с запоминающего блока 18,которые характеризуют эталонное изделие. При этом в эти же моментывремени на третий вход блока 19 сравнения напряжений поступает с блока . 4015 управления команда, по которойсоответствующие сигналы, характеризующие эталонное и контролируемоеиэделие, сравниваются между собой.При этом в случае отклонения одного 4 из напряжений, характеризующих конт ролируемое иэделие, от напряжений эталонного иэделия на заранее заданную величину блок 19 сравнения напряжений подает команду на регистратор 21. Таким образом осуществляется оперативное сравнение контролируемых и эталонного изделий по четырем основным магнитным параметрам, что позволяет с высокой надежностью контролировать механические свойства изделий. Это достигается сравнением основных магнитных параметров контролируемого изделия, информация о которых поступает в виде последовательности импульсов напряжения на один вход блока сравнения напряжений, на другой вход которого одновременно поступает предварительно запомненная последовательность импульсов напряжения, характеризующая эталонное изделие. В случае. отклонения хотя бы одного из напряжений контролируемого объекта от соответствующего напряжения эталонного. объекта на заранее заданную величину происходит отбраковка контролируемого изделия. Так как основные магнитные параметры (Вя Нс Вг и р.д) изделия для 1большинства марок сталей однозначно определяют его механические свойства, быстрое (за один период перемагничивающего тока) и точное сравнение контролируемого изделия с эталонным по этим основным магнитным параметрам позволяет с высокой точностью контролировать механические свойства иэделий. Кроме того, вся информация об эталонном и контролируемом изделиях поступает по одному измерительному каналу, что способствует повышению точности сопоставления их свойств за счет исключения погрешности, связанной с неидентичностью измерительных каналов.1 ВНИИПИ Заказ 2479/33Тираж 871 Подписное