Устройство для неразрушающего контроля качества ферромагнитных материалов

;дл" еСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ)4 ИЗОБРЕ ПИС НИН Н АВТОРСКОМ/25 А, Ковалевлкин 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХМАТЕРИАЛОВ (57) Устройство предназначено дляконтроля ферромагнитных материало.магнитошумовым методом, Целью изотения является пойышение точности ре,14(088,8)США 9 3783370,3/12, 1971,свидетельство СССРС 01 М 27/90, 1976. контроля качества ферромагнитных материалов и сплавов за счет устранения мешающего влияния поверхностныхслоев, С помощью генератора 1 токанизкой частоты Р и усилителя 3 мощности возбуждают шумы Баркгаузена вконтролируемом материале 6, ЭДС которых регистрируется измерительнойкатушкой 7. Дополнительно обмоткой11 регистрируют ЭДС гармоник поляперемагничивания, выделяют фильтром13 (21+1)Р гармонику, которой дополнительно через сумматор 2 перемагничивают материал 6, Сигналы пиковыхдетекторов 15 и 17 сравниваются вблоке 16, что обеспечивает достиже"ние уровнем сигнала (21+1)Р гармоники уровня основной, 3 ил,21 2 1 13073Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для неразрушающего контроля качества ферромагнитных матери"апов и сплавов на предприятиях машиностроительной и авиационной промышленности.Цель изобретения - повышение точности контроля качества ферромагнит-ных материалов путем отстройки от 10влияния на результат контроля поверхностных слоев контролируемого материала,На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; на 15фиг, 2 - зависимость спектральнойплотности мощности 8(ю) от амплитудыперемагничивающего поля;на фиг. 3 спектры шумов Баркгаузеиа 8, Ъ(ч),соответствующие различным частотам 20перемагничивания,Устройство содержит генератор 1тока низкой частоты Р, последовательно соединенные сумматор 2, усилитель 3 мощности, питающий обмотку 4перемагничивания магнитошумового преобразователя.5, установленного на,контролируемом материале 6, последовательно соединенные измерительнуюкатушку 7 преобразователя 5, селективный усилитель 8, квадратичныйдетектор 9 и индикатор 10, последовательно соединенные обмотку 11 регистрации гармоники поля перемагничивания,. размещенную на магнитопроводе 3512 преобразователя, полосовой фильтр13 и дифференциальный усилитель 14,подключенные к входу сумматора 2, последовательно соединенные пиковыйдетектор 15 и блок 16 сравнения, 40включенные между выходом генератора1 и управляющим входом усилителя 14,второй пиковьй детектор 17, включенный между выходом усилителя 14 ивторым входом блока 16 сравнения, 15Устройство работает следующимобразом,Сигнал низкой частоты Р, лежащейв диапазоне от 30 Гц до 500 Гц, поступает с генератора 1 через сумматор 2 и усилитель 3 мощности на обмотку 4 перемагничивания контролируемого участка материала 6, заключенного между полюсами магнитопровода12, В нем возникают скачки Баркгаузена, которые регистрируются измерительной катушкой 7 и поступают навход селективного усилителя 8, С выхода селективного усилителя скачки поступают на квадратичный детектор9 и регистрируются индикатором 10,Наибольший вклад в спектр шумов Баркгаузена дают скачки, происходящие всамых верхних слоях контролируемогоматериала 6, что приводит к низкойточности контроля, так как верхниеслои не отражают состояние контролируемого материала 6 ввиду различныхнеучтенных факторов при механо- итермообработке, Для уменьшения влия"ния поверхностных слоев обмоткой 11регистрируют ЭДС гармоник поля перемагничивания и выделяют полосовымфильтром 13 (21+1) гармонику сигналагенератора 1 тока низкой частоты, Свыхода полосового фильтра 13 сигналусиливается усилителем 14 с регулируемым коэффициентом усиления и через сумматор 2 и усилитель 3 мощности поступает на обмотку 4 магнитошумового преобразователя 5, Такимобразом, на контролируемый материал6 дополнительно воздействуют синфазным полем высокой частоты, кратнойчастоте Р генератора 1, Поле дополнительного воздействия быстрее затухает по глубине образца, чем поле,создаваемое генератором 1 низкойчастоты,Вследствие того, что эффект Баркгаузена резко уменьшается при уменьшении амплитуды перемагничивающегополя Н и практически полностью исчезает при Но(см, кривую 18фиг, 2), то динамика необратимыхпроцессов в верхних слоях контролируемого материала 6 определяется частотой дополнительного воздействия,что приводит к формированию спектра19 (фиг, 3), а динамика необратимых процессов в нижних (контролируемых)слоях материала 6 определяется полем низкой частоты Р, что приводит к формированию спектра 20 (фиг, 3). Установлено, что характерная частота йизкочастотного сигнала равна (50 - 100)Р, поэтому на выход селективного усилителя 8, настроенного на частоту, лежащую в диапазоне 10 РР, поступают шумы Баркгаузена ц(ы), обусловленные необратимыми процессами, происходящими только в нижних контролируемых слоях материала 6, В указанном диапазоне спектральная плотность мощности яЬ(ю),создаваемая скачками намагниченности,происходящими в дефектных поверхностных слоях, ничтожно мала., так как в1 4материалов, содержащее генератор тока, последовательно соединенные усилитель мощности, магнитошумовой преобразователь, выполненный в виде магнитопровода с обмоткой перемагничивания и измерительной катушки, селективный усилитель, квадратичный детектор и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью довышенияточности контроля за счет устранениямешающего влияния поверхностных слоев материала, оно снабжено последовательно соединенными обмоткой регистрации гармоник поля перемагничивания, расположенной на магнитопрово- .де, полосовым фильтром, вторым селективным усилителем и сумматором,подключенным к входу усилителя мощности, последовательно соединеннымипиковым детектором и блоком сравнения, включенными между выходом генератора тока и управляющим входом второго селективного усилителя, вторымпиковым детектором, включенным междувыходом второго селективного усилителя и вторым входом блока сравне-.ния, а выход генератора тока подключен к второму входу сумматора.3 3 130732 соответствии с зависимостью 19 (фиг, 3) дЬ(ст) достигает максимума на частотах порядка (50 - 100) (21 с- -1)Р, что при 1 с=10 дает (1050-2100)Р. При использовании для регистрации скачков Баркгауэена накладной изме, рительной катушки 7 шумы Баркгаузена превышают мощность дискретных составляющих сигнала циклического перемагничивания, начиная с пятой гармоники.Ю Чтобы исключить влияние на.индикатор 10 сигнала дополнительного воздействия, частоту настройки селективного усилителя 8 выбирают между гармониками сигнала дополнительного воздей ствия, Чтобы при переходе от одного образца к другому амплитуда сигнала дополнительного воздействия не изменялась, сигналы, поступающие на входы сумматора 2, детектируются пиковыми детекторами 15 и 17, сравниваются в блоке 16 сравнения, который изменяет коэффициент усиления 14 до тех пор, пока амплитуда дополнительного воздействия не сравнивается с амплитудой сиг нала генератора 1 ниэкойчастоты. Формула изобретенияУстройство для неразрушающего контроля качества ферромагнитных1307321 Составитель В. ФилиновРедактор С, Лисина Техред Л. Сердюкова КорректорС, Шекмар Заказ 1624/42 Тираж 777 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5