Способ измерения импульсных механических напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) (И),3(590 РЕТЕН ТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ.(71) Институт прикладной физикиАН Белорусской ССР(54)(57) 1 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в намагничивании контролируемого объекта и регистрации вели,чины остаточного магнитного поля,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,контролируемый объект намагничиваютпараллельно его поверхности, перемещая зону намагничивания перпендикулярно к направлению намагничива-ния, одновременно регистрируют сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля в точке,которая смещена относительно зонынамагничивания, выделяют импульснуюсоставляющую сигнала, измеряют величину и длительность импульсного сигнала и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину и длительность импульсных .механических напряжений.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что величину смещенияточки регистрации сигнала выбираютиз условия ЪЧ, где 1 - величинасмещения точки регистрации сигнала Яотносительно зоны намагничивания,7 - скорость перемещения зоны намаг- ф/ничивания относительно поверхностиобъекта,- заданное максимальное Свремя действия импульсных механических напряжений.поскольку, например, изменение напряжений от одного постоянного уровня до другого приводит к такому жеизменению остатоиного магнитногополя метки, как и действие кратковременной нагрузки -с амплитудой,равной разности уровней постоянныхнагрузок.Цельюизобретения является повышение точности измерения импульсных О механических напряжений.Поставленная цель достигаетсятем, что согласио способу заключающемуся в намагничивании контролируемого объекта и регистрации вели чины остаточного магнитного поля,контролируемый объект намагничиваютпараллельно его поверхности, перемещая зону намагничивания перпендикулярно к направлению намагничивания,одновременно регистрируют сигнал,пропорциональный величине остаточного магнитного поля в точке, которая смещена относительно зоны намагничивания, выделяют импульснуюсоставляющую сигнала, измеряют величину и длительность импульсногосигнала и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину и длительность импульсных механических напряжений.Величину смещения точки регистрации сигнала выбирают из условия0,Чт, где Ю - величина смещенияточки регистрации сигнала относительно зоны намагничивания, (Ч - скорость перемещения зоны намагничивания относительно поверхности объекта,- заданное максимальное время действия импульсных механическихнапряжений. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в .частности, к способам измерения механических напряжений в объектах из ферромагнитных материалов.Известен способ измерения механических напряжений, основанный на определении разности магнитных потоков во взаимно-перпендикулярных направлениях и под углом 45 или 135 к этим направлениям при намаг ничивании материала, содержащего механические напряжения Г 13.Недостатком этого способа является невысокая чувствительность к напряжениям в большинстве конструкционных материалов, особенно легированных. Кроме того, этот способ в основном может быть использован для определения статических или медленно меняющихся напряженйй, посколь 2 ку для регистрации кратковременных динамических нагрузок частота перемагничивающего поля должна составлять сотни килогерц, что ведет к снижению эффектнвности работы преобразователей, применяемых для реализации способа, за счет влияния вихревых токов,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения механических напря жений, заключающийся в локальном намагничивании контролируемого изделия и регистрации величины остаточного магнитного поля магнитных метокф, образовавшихся на поверх ности изделия в результате намагничивания, О величине напряжений в изделии по этому способу судят по величине остаточного магнитного поля меток23. 4Недостатком известного способа является его ограниченная возможность при определении динамических (импульсных) напряжений. Это обусловлено тем, что операции намагни чивания и измерения осуществляются раздельно во времени, Если в изделии, на поверхности которого предварительно путем намагничивания нанесена магнитная метка появитР 50 ся импульсная нагрузка, то. при увеличении напряжений остаточное магнитное поле метки уменьшится до определенного значения, причем величина изменения остаточного магнитного поля будет пропорциональна55 величине приращения напряжений, Однако при последующем уменьшении напряжений величина .магнитного поля остается без изменения, Таким образом не представляется возможным судить о таком параметре импульсных напряжений, как их длительность, Более того, при измерениях по известному способу невозможно определить характер динамической нагрузки, 65 На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг. 2 (а, б, в) временные диаграммы, характеризующие зависимости сигнала И, пропорционального величине остаточного магнитного поля следа на поверхности контролируемого объекта и импульсного сигнала 0 от вида динамической нагрузки в объекте.Измерения по способу проводят следующим образом.Электромагнит 1 постоянного тока (фиг, 1) располагают над поверхностью контролируемого объекта 2, В результате перемещения электромагнита 1 на поверхности объекта 2 образуется непрерывный магнитный 1 след Величина остаточного магнитного поля следа в месте прохождения одного из полюсов электромагнита 1 (например, среднего при Ш-образной форме магнитопровода) непрерывно регистрируется с помощью магнитного зонда 3 г. точке, расположенной на постоянном расстоянии от зоны намагничивания, т.е, от электромагнита 1. Гигнал с магнитного зонда 3 подается на измерительную схему для выделения импульсного сигнала (на фиг.1 не показана), которая может включать, например, детектор и схемы для измерения параметров импульсного сигнала: его амплитуду и длительность..В случае (фиг, 2 а 1, когда в объекте действует статическая (постоянная во времени) нагрузка, сигнал О имеет постоянную величину, а.импульсный сигнал отсутствует,т.е.,О =6" 10В случае (фиг, 26), когда в момент времени Со в объекте мгновенное увеличение нагрузки, например, пере-. грузка, которая в дальнейшем не изменяется, сигнал ц, пропорциональ ный величине остаточного поля магнитного следаф, уменьшается на некоторую величину, пропорциональную приращению напряжений. Величина уменьшения остаточного магнитного поля одинакова для всей об. ласти магнитного фследаф, находящейся в момент изменения напряжений между зоной намагничивания и точкой регистрации остаточного магнитного поля. Следовательно,; до тех пор пока. точка регистрации остаточ. ного магнитного поля не переместится вместе с зоной намагничивания на расстояние, равное длине этой области, сигнал О будет сохранять минимальное значение. После прохождения этой области магнитного фследа через точку регистрации остаточ.ного магнитного поля в процессе ее перемещения вместе с зоной намагни-. чивания величина остаточного магнитного поля восстанавливается до своего первоначального, (до изменения нагрузки) значения. При таком .характере йэменения нагрузки импуль оный сигнал Ур " представляет собой прямоугольный импульс, величина которого пропорциональна величине изменения напряжений, а длительность равна , :6/Ч, 45Вслучае (фиг. 26), когда в объекте в некоторый момент времени 1 кроме статической нагрузки появляется импульсная нагрузка, например,. кратковременная перегрузка, длитель О ность которой равна г, сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля, уменьшается на величину, пропорциональную приращению нагрузки. Такое уменьшение сигнала характерно для всей области магнитного фследаф, находящейся в момент 1 между зоной намагничивания и точкой измерения. Эа время действия импульсной нагрузки, которое равно 7, зона намагничивания переме- ОО щается иа расстояние Чти для этой части магнитного следа, образовавшегося в результате перемещения зоны намагничивания, величина остаточного магнитного поля будет такой же, как и до появления импульсной нагрузки. Однако при прекращении импульсной нагрузки и, следовательно, уменьшенииг напряжений в объекте до первоначального их значения (до появления импульсной нагрузки) в момент временивеличина остаточного магнитного поля для той ,части следа, которая образовалась во время действия импульсной нагрузки, также уменьшается, причем увеличение или уменьшение нагрузки на одинаковую величину приводит к примерно одинаковому уменьшению величины остаточного магнитного поля. В то же время, уменьшение нагрузки не вызывает изменения остаточного магнитного поля для той части магнитного фследа, остаточное поле которого уменьшилось при возрастании нагрузки в момент Ц . Таким образомсигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного ,поля, сохраняет минимальное значение .до тех пор, пока точка измерения остаточного поля не переместится на расстояние, равное 0+ЧЕЙ. Следовательно, амплитуда импульсного сигнала пропорциональна величине импульсной нагрузки, а длительность импульсного сигнала в данном случае (фиг,28) равнаЬЧимп Ч ЧТаким образом, если известны величина смещения точки измерения остаточного магнитного поля относительно зоны намагничивания и скорость перемещения эоны намагничивания Ч, то по результатам измерения длительности импульсного сигнала 1мож" но определить длительность импульсных напряжений ГЙГ= Фимп По сравнению с известным предлагаемый способ измерения импульсных механический напряжений позволяет проводить измерение параметров импульсных нагрузок бесконтактным способом а при измерении импульсных нагрузок в движущихся поступательно или вращающихся объектах исключает- ся необходимость применения токосьемных систем, что значитеЛьно упрощает процесс измерений, сокращает время на подготовку объекта к исследованию.1081444 Составитель Н. Вовчукышева Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бут актор Т. 53 б/34 оно ск илиал ЛПП фПатент, г, Ужгород, ул, Проектная ИИИЛИпо де035,Тираж 823осударственногоам изобретенийсква, Ж, Рауш Подптета СССрытийнаб., д