Способ контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления

(51) 4 С 01 Б 27/9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(46) 30.12.89; Бюл)1 48 ( 71) Краснодарский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 978029, кл, а О 1 М 27/90, 1980(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗ ДЕПИЙ И УСТРОЛСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУД(ЕСТ- ВЛЕНИЯ 2(57) Лзобретение относится к неразрушающему контролю материалов н изделий методом регистрации магнитных шумов и может быть использовано в промышленности при анализе качества ферромагнитных изделий. (елью изобретения является повышение точности контроля за счет получения дополнительной информации при импульсном намагничивании контролируемого изделия, Первоначально осуществляется обучающий цикл, при котором в иэмери тельный преобразователь 4 устанавливается эталонный образец со средними физико-механическими свойствами, а1532863 в измерительный преобразователь 3 -последоватепьньгй ряд образцов с заданными свойствами. При этом регистрируются как параметры скачков Баркгаузена с помощью узла 12 измеренияпараметров магнйтных шумов, так и Изобретение относится к областинеразрушающего контроля материалови изделий методом, регистрации магнитных шумов и может быть использованов промышленности при анализе качества ферромагнитных изделий.Целью изобретения является повышение точности контроля за счет получения дополнительной информации приимпульсном намагничивании контролируемого изделия.На чертеже приведена структурнаясхема устройства, реализующая данныйспособ, 25Устройство содержит последовательно соединенные контроллер 1 тока намагничивания, блок 2 намагничивания,измерительные преобразователи 3 и 4,аналоговый коммутатор 5, аналогоцифровой прео 5 разователь (АЦП) 6 ивходной порт 7.В состав устройства входят также.центральная системная шина 8, к которой подключены контроллер 1 тока намагничивания и входной порт 7, и микроЭВМ 9, соединенная с центральнойсистемной шиной 8,Кроме того устройство содержит последовательно соединенные блок 10 свя эи, подключенный к центральной системной шине 8, и цифровой фильтр 11,узел 12 измерения параметров магнитных шумов, вход которого подключен квыходу аналогового коммутатора 5, и 45блок 13 управления и синхронизации,входы которого подключены к центральной системной шине 8 и выходу цифрового фильтра 11, а выходы соединеныс входами управления аналогового коммутатора 5, АЦП б, входного порта 7 иблока 10 связи.Цифровой фильтр 11 содержит системную шину - 14, к которой подключен выход входного порта 7, являющуюся выходом цифрового фильтра 11,блок 15 основной памяти и два блока16, 17 буферной памяти адресной час -ти сообщений, подключенные к системпараметры петель перемагниЧивания, По совокупности набранной статистики осуществляется контроль изделий путем сравнения их характеристик с полученными значениями1 ил., 2 с. п.ф-лы,ной шине 14, ведущий и ведомый микропроцессоры 18 и 19, выходы которых подключены соответственно к блокам 16 и 17 буферной памяти адреаной части сообщений, два 5 лока 20 и 21 буферной памяти. управляющих слов, два блока 22, 23 5 уферной памяти входной информации, два 5 лока 24, 25 буферной памяти выходной информации вклоченные соответственно между системной шиной 14 и ведущим или ведомьм микропроцессорами 18, 9 и шинный адаптер 26, включенный между системной шиной 14 и ведущим и ведомьи микропроцессорами 18 19Узел 12 измерения параметров магнитных шумов содержит последовательно соединенные фильтр 27 верхних частот, вход которого является входом узла 2 измерения параметров магнитных шумов, блок 28 коммутации, изме-. ритель 29 количества скачков и блок 30 буферной памяти, подключенный к центральной системной шине 8, последовательно соединенные блок 31 согласования, вход которого подключен к выходу блока 28 коммутации, смеситель 32, кварцевый Фильтр 33, детектор 34 средних значений, АЦП 35 и блок 36 буферной памяти, подключенный к центральной системной шине 8, и последовательно соединенные измеритель 37 периода наличия магнитных шумов, подключенный к выходам 5 лока 13 управления и синхронизации и фильтра 27 верхних частот, 5 лок 38 управления кратностью, выход которого подключен к второму входу 5 лока 28 коммутации, генератор 39 пилообразного напряже" ния, второй вход которого подключен к выходу измерителя 37 периода наличия магнитных шумов, и управляемый генератор 40, выход которого соединен с вторья входом смесителя 32.При реализации данного способа контролируемое изделие (на чертеже не показано) перемагничивают гармонически изменяющимся магнитньм полем1532863ков Баркгаузена выполняет измеритель29 количества скачков, передающийполученное значение через блок 30буферной памяти на центральную системную шину 8.Измерение спектрального составамагнитных шумов осуществляется сле"дующим образом.а- Информационный сигнал через блок31 согласования поступает на смеситель 32, на второй вход которого поступает опорная частота от управляемого генератора 40, значение которойизменяется с помощью генератора 39пилообразного напряжения. КварцевыйФильтр 33 выделяет спектральные составляющие, которые после детектирования в детекторе 34 средних значе 20 ний преобразуются в цифровой код АЦП35 и через блок 36 буферной памятипоступают на центральную системнуюшину 8.о- Для ускорения операции обучения25 используются цифровой Фильтр 1 1 р который через блок 10 связи получает инФормацию от микроЭВМ,9. 05 ращение блоков цифрового фильтра 11 к системной й шине 14 осуществляется с помощью шин 30 ного адаптера 26, который определяет. приоритет доступа к ресурсам. 05 менинформацией между цифровым Фильтроми микроЭВМ 9 осуществляется черезблоки 16, 17 5 уферной памяти адресной части сообщения, блоки 20, 21 буФерной памяти управляющих слов и блоки 22-25 буферной памяти входной ивыходной информации. в предельном направлении, выделяют спектральные составляющие полученной огибающей путем измерения для каждого значения возбуждающего тока нор мированных по его амплитуде мгновенных значений огибающей, измеряют зна чения намагничивающего тока, соответ ствующие точкам "излома" кривой намагничивания объекта контроля для слбых и сильных полей зондирования, а затем намагничивают изделие в импуль сном режиме согласно полученным значениям магнитных полей для точек "из лома", регистрируют вклады, вносимые в информационный сигнал составляющих магнитное поле - действие и одновременно регистрируют параметры магнитных шумов, возникающих в этом режиме. Согласно полученной при этом информации делается вывод о соответствующих механических свойствах контролируемого изделия.Устройство, реализующее данный сп соб, ра 5 отает следующим о 5 разом,Первоначально проводится цикл обу чения на выборке образцов контролиру емых иэделий. При этом сменные образ цы помещают поочередно в измерительны преобразователь 3, а в измерительный преобразователь 4 помещают эталонное изделие со средними значениями физико механических свойств. При этом величина намагничивающего тока задается контроллером 1 тока намагничивания и формируется блоком 2 намагничивания.Полученная информация поступает че рез аналоговый коммутатор 5 и АЦП 6 на входной порт 7 и через центральную системную шину 8 - в микроЭВМ 9. Переключением всех блоков управляет блок 13 управления и синхронизации. В микроЭВМ 9 осуществляется обработ ка полученной информации, нормировка по текущим значениям намагничивающего тока и вычисление спектральных сос" тавляющих.При регистрации магнитных шумов фильтр 27 выделяет их из полного спектра. При этом измеритель 37 наличия магнитных шумов в режиме обучения регистрирует временной интервал наличия шумов и соответствующие им значения намагничивающего поля, Одновременно информация поступает на блок 38 управления кратностью, который коммутирует блок 28 коммутации, разделяя исходную информацию на два нап-, равления. Измерение количества скач 05 работка полученной информации, записанной в оперативной части блока 15 основной памяти, осуществляется ведущим и ведОмым микропроцессорами 18 и 19 но алгоритмам, записанным в постоянной части блока 15 оперативной памяти.После окончания процесса обучения зарегистрированные сигналы запоминаются и устройство переводится в режим контроля, осуществляемый аналогично процессу обучения. Ф о р м у л а изобретения 1, Способ контроля физико-механичес.ких параметров ферромагнитных изде. - 55 лий, заключающийся в том, что на контролируемое изделие воздействуют гармоническим электромагнитным полем в40 50 55 продсОьном направлении и регистрируют- спектральные составляющие функций Уолша сигнала отклика, по совокупности которых судят о физико-механических параметрах контролируемого5изделия, о т. л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности контроля, регистрируют процесс намагни, чивания, изменение Форм и петель магнитного гистереэиса на различных ло кальных интервалах при изменении ам"плитуд магнитного поля от нуля до150 кА/м, интенсивности скачков Баркгаузвна на различных интервалах ана, лиза и значения напряженности магнит; ных полей, соответствующие точкамиизлома" основной кривой намагничивания контролируемого изделия в областислабых и сильных полей, вводят режимимпульсного намагничивания, при кото, ром амплитудные значения магнитных, полей устанавливают соответственночисленно равными измеренным значе-,ниям напряженности магнитнйх полей 25для точек "излома" и регистрируютэкспоненциальные составляющие сигнала отклика, отражающие эффекты маг-.нитного последействия в объекте кон троля, по которым определяют Фазовый 30, состав материала контролируемого иэделия, а по совокупности указанныхинформативных составляющих судят опрочностных свойствах упрочненного слояи сердцевины контролируемого изделия.2, Устройство контроля физико-механических параметров ферромагнит, ных иэделий, содержащее последовательно соединенные ковтроллер токанамагничивания, блок намагничивания,измерительный преобразователь, аналоговый коммутатор и аналогоцифровойпреобразователь, микро 33 М с центральной системной шиной, к которой под, ключен вход контроллера тока намагничивания, и блок управления и синхро.низации выходы которого соединеныс управляющими входами аналоговогокоммутатора и аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторымизмерительным преобразователем,включенным между выходом блока намагничивания и входом аналогового коммутатора, входным портом, входы которого подключены к аналого-цифро" вому преобразователю и блоку управления и синхронизации, а выход подключен к центральной системной шине, последовательно соединенными блоком связи, подключенным к центральной системной шине и 5 локу управления и синхронизации, и цифровым фильтром, состоящим иэ системной шины, подключенной к выходному порту, блоку связи и блоку управления и синхронизации, блока основной памяти и двух блоков буферной памяти адресной части сообще" ния, подключенных к системной шине, ведущего и ведомого микропроцессоров, выходы которых подключены соответственно к 5 локам буферной памяти адресной части сообщений, двух блоков буферной памяти управляющих слов, двух блоков буферной памяти входной информации, цвух блоков буферной памяти выходной информации,включенных соответственно между системной шиной и ведущим или ведомым микропроцессорами и шинного адаптера, вклю-. ченного между системной п 1 иной и ведущим и ведомым микропроцессорами, и узлом измерения параметров магнитных шумов, состоящим иэ последовательно соединенных фильтра верхних частот, вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора, блока коммутации измерителя количества скачков и блока 5 уферной памяти, подключенного к центральной системной шине, последовательно соединенных 5 лока согласования, подключенного к выходу блока коммутации, сме- сителя, кварцевого Фильтра, детектора средних значений, второго аналого-цифрового преобразователя и второго блока буферной памяти, подключенного к центральной системной шине, и последовательно соединенных измерителя периода наличия магнитных шумов, подключенного к выходам блока управления н синхронизации и фильтра верхних частот, блокагуправления кратностью, выход которого подключен к второму входу 5 лока коммутации, генератора пилообразного напряжения, второй вход которого подключен к выходу измерителя периода наличия магнитных шумов, и управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом смесителя