Способ магнитошумового контроля качества ферромагнитных материалов и изделий и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 6 01 М 27/84 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ИЯ УО Ю АНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Омский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1032405, кл, 6 01 Й 27/84, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 1474537, кл. О 01 й 27/84, 1985,(54) СПОСОБ МАГНИТОШУМОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХМАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использованодля контроля качества ферромагнитных материалов и изделий. Повышение достоверности и расширение области использованиядостигается путем выбора оптимального закона намагничивания и формирования ин 1693524 А 1 формационных признаков, в большей степени коррелирующих с магнитным состоянием контролируемого объекта. Перемагничивание контрольного образца осущесгвляют по периодическому закону. Скорость изменения напряженности задается интегратором 7 и регулируется из условия получения максимальной интенсивности мгновенных значений ЭДС от скачков Баркгаузена. Период намагничивания задается формирующим блоком 10, Устанавливают предельную длительность периода перемагничивания, при дальнейшем уменьшении которой начинается уменьшение измеряемого числа скачков Баркгаузена. Получают функциональную связь между параметрами контрольного образца и регистрируемыми мгновенными З значениями ЭДС скачков Баркгаузена на заданной части периода, Перемагничивают по выбранному закону контролируемое изделие и по полученной функциональной связи определяют его параметры, 2 с.п,ф-лы, 1 ил.го усилителя 2 Изобретение относип:я к нераэрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества ферромагнитных материалов и изделий, в частности их структуры и физико-механических харак 1 еристик,Цель изобретения - повышение достоверности и расширение области использования достигается путем выбора оптимального закона намагничивания и формирования информационных признаков, в большей степени коррелирующих с магнитным состоянием контролируемого обьекта,На чертеже представлена функциональ. ная схема устройства для магнитошумового контроля качества материалов и изделий.Устройство содержит последовательно соединенные первичный преобразователь 1, широкополосный измерительный усилитель 2, преобразователь 3 уровня и управляемый счетчик 4 импульсов, последовательно соединенные регистр 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6 и интегратор 7, подключенный выходом через усилитель 8 мощности к входу первичного преобразователя 1, регистр 9, формирующий блок 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, счетчик 12 адреса, оперативный эапомиающий блок 13, второй АЦП 14, схему 15 совпадения адреса, схему 16 управления, дешифратор 17, схему 18 выборки-хранения и двухнаправленную интерфейсную магистоаль 19, предназначенную длл подключения к внешней ЗВМ, Интерфейсная магистраль 18 соединена с информационными входами регистров 4 и 9, схемы 15 совпадения адреса и дешифратора 17, с управляющими входами счетчика 4 импульсов и счетчика 12 адреса, а также с выходами оперативного запоминающего блока 13, АЦП 14 и счетчика 4 импульсов.Схема 15 совпадения адреса подключена первым выходом к разрешающему входу дешифратора 17 и вторым выходом к разрешающим входам счетчика 12 адреса и формирующего блока 10, подключенного информационным входом к выходу первого регистра 14, соединенного управляющим входом с выходом А дешифратора 17, выходы О, К, 1., 0 которого подключены к соответствующим входам схемы 16 управления, выход С подключен к первому управляощему входу формирующего блока 10, а выходы Р и М - к входам счетчика 12 адреса, соединенного вторым выходом с вторым управляющим входом формирующего блока 10, соединенного первым выходом с управляющим входом схемы 18 выборки-хранения и вторым выходом с запускающим входом АЦП 11, подключенного информационным 10 15 20 п 5 30 3 40 45 50 входом к выходу схемы 18 выборки-хранения, соединенной информационным входом с выходом широкополосного измерительноВыход Й АЦП 11 соединен с одноименными входами счетчика 12 адреса и схемы 16 управления, подключенной первым выходом к второму входу счетчика 12 адреса,соединенного информационным выходом с адресными входами оперативного запоминающего блока 13 и вторым выходом - с управляющим входом оперативного запоминающего блока 13. Выход регистра 5 подключен к входу ЦАП 6 подключенного через интегратор 7 и усилитель 8 мощности к входу первичного преобразователя 1, соединенного вторым выходом .с информационным входом АЦП 14.Двунаправленная интерфейсная магистраль 19, связывающая все устройство с внешней ЗВМ, состоит из двухнаправленной шины данных 08.О 15, восьмиразрядной шины адреса ООО 7 и шину синхрониэирующего сигнала КВВ О 16,Способ осуществляют следующим образом,Получение медленно меняющегося магнитного поля обес,":. чивается интегратором 7, на вход которогг подается сигнал с ЦАП 6, Информация на него поступает с шины данных 08 О 15 через регистр 5. Выходной сигнал интегратора 7 усиливается усилителем 8 мощности и подается в намагничивающую обмотку первичного преобразователя 1, являющуюся его входом, В процессе перемагничивания в изме,:ительной обмотке первичного поеобраэователя 1 наводятся импульсы ЗДС, обусловленные скачками Баркгауэена СБ), Предварительное усиление импульсов осуществляется в первичном преобразователе, последующее - в измерительном широкополосном усилителе 2. Общий коэффициент усиления его должен составлять 106, полоса пропускания 102 - 10 б, уровень шумов, приведенный к входу, не более 5 нВ/Гц.Усиленные импульсы поступают на вход преобразователя 3 уровня, выполненного на компараторе, который формирует импульсы прямоугольной формы постоянной амплитуды, Длительность импульсов определяется длительностью импульсов ЭДС от СБ, Счетчик 4 импульсов с большим коэффициентом пересчета - 10 ., осуществляет сбор информации о количестве СБ. Эта информация используется для выбора предельной длительности периода перемагничивания, при дальнейшем уменьшении которой начинается уменьшение из1693524 тивного запомнающего блока 13 во внеш меряемого числа СБ. С этой целью импульсы с выхода измерительного широкополосного усилителя 2 подаются на быстродействующую схему 18 выборки-хранения.Напряжение с выхода схемы 18 выборки-хранения подается на АЦП 11, Запуск АЦП 11 осуществляется импульсами, поступающими с формирующего блока 10, отсюда поступают импульсы управления на схему 18 выборки-хранения, Частота следования этих импульсов задается кодом 08015, поступающим с магистрали 19 через регистр 9. Код с выхода АЦП 11 подается на вход оперативного запоминающего блока 13. Введение в устройство схемы буферного оперативного запоминающего блока 13 обьясняется необходимостью проведения циклических измерений " минимально возможным периодом( "3 мкс), Режим прерываний не может обеспечить такого быстродействия, а обмен данными с использованием канала прямого доступа к памяти внешней ЭВМ требует довольно сложного контроллера, который специфичен для каждой ЭВМ, Кроме того, использование блока 13 позволяет более рационально использовать ОЗУ внешней ЭВМ.Перед на:алом измерений на шину адреса ООО 7 магистрали 19 выставляется код, который анализируется. схемой 15 совпадения адреса, Потенциал на ее выходе разрешает работу дешифратора 17. Код начального адреса ячейки буферного оперативного запоминающего блока 13 с шины данных 08015 записывается в счетчик 12 адреса, Запись производится побайтно в два такта с помощью сигналов Г и М, поступающих с дешифратора 17. После записи первого байта информации от АЦП 11 содержимое счетчика адреса сигналом "Конец преобразования" автоматически увеличива-. ется на "1", этим задается адрес следующей ячейки, После заполнения последней ячейки на выходе счетчика 12 адреса появляется потенциал В, запрещающий изменение содержимого.Считывание кода из буферного операнюю ЭВМ производится в режиме произвольной выборки, Для этого с шины данных магистрали 19 в два такта в счетчик 12 адреса переписывается адрес опрашиваемой ячейки, Сигналом "Конец преобразования", поданным на вход схемы управления, обеспечивается синхронизация: подача кода на информационные входы буферного оперативного запоминающего блока 13, формирование импульсов записи 5 10 15 20 25 30 35 считывания, выставленные адреса ячейки,Импульс "Считывание" формируется про-граммными средствами (подачей сигналовО и 0 на схему 16 управления),Для вывода информации из оперативного запоминающего блока 13 на шину данных используется многорежимныйбуферный регистр в схеме 16 управления.При нулевом уровне сигналана ее входесодержимое регистра выставляется на шинуданных, Полученная информация используется для формирования такого закона изменения напряженности магнитного поля, прикотором процесс следования скачков Баркгаузена оказывается стационарным. Сцелью фиксации моментов времени, соответствующих заданным значениям напряженности магнитного поля, в схему введенАЦП 14, осуществляющий измерения напряженности магнитного поля по значениям тока в намагничивающей обмотке первичногопреобразователя 1,На заключительном этапе контрольныйобразец перемагничивается в двух взаимноперпендикулярных направлениях по синтезированному закону, При этом с частотой,необходимой для сохранения информацииоб измеряемом параметре, измеряктсямгновенные значения ЭДС от СБ, Послесбора всей информации внешняя ЭВМ поизвестным программам приступает к ее статистической обработке. при этом вычисляются различные параметры импульсов ЭДСот СБ и по ним строятся уравнения регрессии между мгновенными значениями ЭДСот СБ на заданной части периода при ихмаксимальной интенсивности и контролируемыми параметрами..Затем выполняют аналогичные операции с контролируемым изделием и пополученному уравнению регрессии ирезультатам измерения судят о контролируемых параметрах изделия. Формула изобретения 1. Способ магнитошумового контроля качества ферромагнитных материалов и иэделий, заключающийся в том, что на контролируемом образце с известными физико-механическими свойствами проводят обучающий эксперимент, включающий последовательное перемагничивание контролируемого участка по выбранному закону перемагничивания в двух взаимно ортогональных направлениях, регистрацию числа скачков Баркгаузена, получаемых в заданный промежуток времени, и определение функциональной связи между полученным числом скачков Баркгаузена и контролируемыми параметрами изделия, осуществляют1693524 2. Устройство для магнитошумового контроля качества ферромагнитных материалов и изделий, содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь, широкополосный измерительный усилитель, преобразователь уровня и управляемый счетчик умпульссв, оперативный запоминающий блок, подключенный к его входу выходом аналого-цифровой преобразователь и широкополосный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и расширения области использования, оно снабжено первым и вторым регистрами, схемои совпадения адреса, счетчиком адреса, схемой управления, вторым аналого-цифровым преобразователем, дешифратором, формирующим блоком, цифроаналоговьм преоб. разователем, схемой вьборки хранения и интегратором, дзухнаправленной интерСоставител П. ШкатовТехред Ы.Моргентал Корректор М. Шароши Редактор Н, Швыдкая Заказ 4075 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Произг одс 1 венно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород ул,Гагарина, 101 аналогичное измерение числа скачков Баркгаузена при перемагничивании контро. лируемого изделия и с помощью предварительно полученной функциональной связи судят об его контролируемых параметрах,отл и чаю щи йся тем,что, с целью повышения достоверности и расширения области использования, перемагничивание контролируемого образца осуществляют по периодическому закону, измеряют число скачков Баркгаузена за период перемагничивания, определяют пре" дельную длительность периода перемагничивания при дальнейшем уменьшении которой начинается уменьшение измеряемого числа скачков Баркгаузена, фиксируют максимальную интенсивность у скачков Баркгаузена эа выбранный период перемагничивания, регулируют скорость намагничивания на отдельных интервалах периода намагничивания из условия получения на них интенсивности у =уч, измеряют мгновенные значения ЭДС от скачков Баркгаузена на заданной части периода и используют их в качестве информативных для определения качества контролируемого материала. фейсной магистралью, предназначенной для подключения к внешней ЭВМ и соединенной с информационными входами схемы совпадения адреса, регистров, дешифрато ра, с управляющими входами счетчика импульсов и счетчика адреса, а также с входами оперативного запоминающего блока, второго аналого-цифрового преобразователя и счетчика импульсов, схема 10 совпадения адреса подключена первым выходом к разрешающему входу дешифратора и вторым выходом к разрешающим входам счетчика адреса и формирующего блока, подключенного информационным входом к 15 выходу первого регистра, соединенного управляющим входом с выходом А дешифратора, выходы О, К, , 6 которого подключены к соответствующим входам схемы управления, выход С подключен к первому управля ющему входу формирующего блока, авыходы Г и М - к входам счетчика адреса, соединенного вторым выходом с вторым управляющим входом формирующего блока, соединенного первым выходом с управляю щим входом схемы выборки-хранения и вторым выходом - с запускающим входом первого аналого-цифрового преобразователя, подключенного информационным входом к выходу схемы выборки-хранения, ЗО соединенным информационным входом свыходом широкополосного измерительного усилителя, выход Й первого аналого-цифрового преобразователя соединен с одноименными входами счетчика адреса и схемы 35 управления, подключенной первым выходом к второму входу счетчика адреса, соединенного информационным выходом с адресными входами оперативного запоминающего блока и вторым вьходом - с управ О ляющим входом оперативногоуправляющего запоминающего блока, выход второго регистра подключен к входу цифроаналогового преобразователя, подключенного через интегратор и усилитель 45 мощности к входу первичного преобразователя, соединенного вторым выходом с информационным входом второго аналого-цифрового преобразователя.