Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий из ферромагнитных материалов

О ЙИ С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з с присоединением заявки М С 01 М 27/72 Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ижевский механический институт(54) ПРИБОР ДЛЯ НЕРАЗРУШ(ИЦЕГО КОНТРОЛЯ НЕОДНОРОДНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Прибор содержит многофазный генератор 1 переменного тока, к каждому выходу которого подключены дополнительные обмотки 2 ЩЯ,% ) и источник 3 перемагничивающего напряжения с перемагничивающей обмоткой4 (%4)Изобретение относится к исследованию материалов с помощью магнитных средств и может быть использовано при исследовании магнитных свойств ферромагнитных материалов для выявления неоднородностей иэделий.Известен прибор для неразрушающего контроля неоднородности иэделий иэ Ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки с пере" магничивающей и измерительной обмот- ками, соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряжения и усилителем )11 . 5Недостаток устройства - сложность контролирования отдельных участков изделий без перемещения устройства;Цель изобретения - повышение точности контроля отдельных участков из . делий.Указанная цель достигается тем, что прибор содержит многофазный генератор переменного тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков и дополнительные обмотки, выполненные в виде расположенных соосно цилинд рических катушек, прн этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофазного ге- ЗО нератора переменного тока, а обмотки датчиковчерез формирователи сигналов подключенные к соответствующим входам индикатбра, к третьему входу которого подключен выход усилителя, причем каждый из Формирователей сигналов состоит из последовательно включенных амплитудного детектора, диффренциатора, порогового устройст- ва и ждущего мультивибратора, причем дополниетльные обмотки расположены :последовательно вдоль оси перемагничивающей обмотки, а обмотки датчиковна торцах измерительной обмотки.На Фиг. 1 представлена конструкция Й,взаимное расположение обмоток; на Фжг. 2 - блок-схема прибора; на фиг.3 - график распределения напряженности магнитного поля по длине образца при фиксированных моментах времени; на фиг, 4 - графики выходных сигналов блоков Формирователя,Измерительная обмотка 5 (Ф ) подсоединена через усилитель б к индикатору 7.Ко входу каждого из формирователей 8 сигналов подсоединены обмотки датчиков 9 (%5 %ь )а Выходы Формирователей 8 подсоединены к индикатору 7Каждый из Формирователей 8 сигналов состоит из последовательно вклю-. ченных амплитудного детектора 10, дифференциатора 11, порогового устрой ства 12 и ждущего мультивибратора 13.На образец Ферромагнитного материала 14 насажена измерительная обмотка 5 (Ф 7), по торцам которой распо=ложены обмотки датчиков 9 (Фб и %ь ),Поверх перемагничивающей обмотки 4( Ч 4) равномерно расположены дополниетльные обмотки 2 (%,Ф 2, %)Прибор работает следующим образом.Источник 3 перемагничивающего напрягжения создает в перемагничивающей обмотке 4 переменный ток (например синусоидальной формы). МногоФазный генератор 1 переменного тока создает всистеме дополнительных обмоток 2 (%1, 251%Ъ) токи, сдвинутые по фазе на120 д. Процесс перемагничивания в приборе можно представить в виде движения вдоль изделия зоны перемагничивания, что аналогично сканированиюобразца каким-либо энергетическим потоком (например, с помощью подвижного ультразвукового датчика). Дляконтроля движения этой эоны в приборе предусмотрены датчики, выполненные ввиде обмоток 9 (l,у, ),совмещенных с концом и началом измерительной обмотки 5 (М ),(фиг.1),Сигнал с первой катушки %преобразуется первым Формирователем 8 сигнала и запускает развертку индикато- . О40ра, одновременно формируя яркостнуюметку начала контроля, Сигнал со второй обмотки датчика 9 (К) преобразуется вторил формирователем 3 иформирует на экране индикатора. яркостную метку конца контрогя. Скорость развертки выбирается такой,чтобы площадь экрана использовайасьполностью, т,е. вторая яркостная метка находилась у правого края экрана. 5 ОВеличина вертикального отклонениялуча. в каждой точке соответствуетуровню сигнала от перемагничивания- определенного участка иэделия 14 взоне измерительной обмотки 5, Такимобразом, на экране индикатора возникает картина, аналогичная пере,мещению изделия 14 внутри датчикапри условии, что положение луча нагоризонтальной осижестко связанос положением образца. Метоположение дефектных участков, которым со -ответствуют резкие подъемы или про-вайХ 7 рбвня сигнала, определяютсяпо координатной сетке экрана индикатора. При этом интервал междУ яр костными метками на экране соответствует контролиремому участку иэделия14, определяемому длиной измеритльной обмотки,Принцип локализации эоны перемагничивания поясняется на Аиг. 3, гдепоказано распределение напряженностиполя Н (Х), создаваемого системойдополниетльных обмоток 2 вдогь изделия 14. Кривые построены дгя трехзначений напряженности поля перемагничивающей обмотки 4. Верхняякривая соответствует максимальномуположительному значению напряженности перемагничивающего поля, нижняя - максимальному по модулю отрицательному значению. Третья кривая, расположенная симметрично относительнооси абсцисс; соответствует значениюнапряженности перемагничивающего поля,равному нулю. Поскольку поле перемагничивающей обмотки 4 однородно, тоего изменение приводит к смещениюраспределения Н(Х) в сторону положительных или отрицательных значений,(Фиг, 3), Горизонтальные прямые проведены через точки ФНс (коэрцитивнаясила материала иэделия 14). Полюсноеделение системы доголниетльных обмоток 2 обозначено о . Если скачкинамагниченности возникают лишь тогда, когда суммарное поле превышает3по модулю величину Нс , то очевидно,что изделие 14 перемагничивается лишьна участке дХ, где это условие выполняется.Очевидно также, что таких участков на длине Хо будет два. Отсюдаследует, что при длине измерительнойобмотки 5 богее 0,5 Хо в выходномсигнале присутствуют составляющие отперемагничивания двух участков изделия 14 и контроль практически невоз"можен. Для проведения контроля необходимо выполнять систему дополнительных обмоток 2 с полюсным делением, отношение длины которого к длине измерительной обмотки 5 лежит в пределах2,1-2,5.В действительности синусоида НХфперемещается вдоль горизональной оси с некоторой постоянной фазовой скоростью, так как дополнительные обмотки 2 питаются переменнымитоками, Зона Х (фиг. 3) при этойдвижется с той же скоростью, что игозволяет принеподвижном изделии14 получать режим перемагничивания,аналогичный случаю с движущимся изделием, С целью достижения оптимальных условий для визуального наблюденияжелательно выбирать отношениечастоты перемагничивающего тока кчастоте многофазного генератора неменее 8-10,Каждый Формирователь 8 сигналоввыполнен в виде последовательно соединенных амплитудного детектора 10,дифференциатора 11, порогового ус,Г тройства 12 и ждущего мультивибратора 13. Принцип работы Формирователей 8 поясняется временными диаграммами (фиг, 4), где показаны следующие сигналы: П ф) - сигнал с выхода обмотки датчика 91 02 ф) - сигнал с выхода амплитудного детектора 10;01,Ъ) - сигнал с выхода дифференциатора 11; П 4 сигнал с выхода порогового устройства 12; П(1) - сигнал с выхода ждущего мультивибратора О 13.Предлагаемый прибор позволяет достаточно ясно показать наличие неод-- нородностей на разных участках. Контролируемый участок образца непосредственно отображается на экране индикатора (в частности, границы этого участка обозначены яркостными метками), местоположение неоднородности или дефекта, например зоны пластической деформации, определяется по 20 координатной сетке экрана индикатора. Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий иэ ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки сперемагничивающей и измерительной обмотками,соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряженияи усилителем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, чтос целью повышения точности контроля отдельных участков иэделий, он содержит многофазный генератор переменного тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков идополнительные обмотки, выполненныев виде расположенных соосно цилиндрических катушек, при этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофаэного генератора переменного тока, а обмоткидатчиков через формирователи сигналовподключены к соответствующим входаминдикатора, к третьему входу которого подключен выход усилителя.причемкаждый из формирователей состоит изпоследовательно включенных амплитудного детектора, диффереициатора, порогового устройства, и ждущего мультивибратора, причем дополнительные об-мотки расположены последовательновдоль оси перемагничивающей обмотки,а обмотки датчиков - иа торцах измерительной обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР позаявке М 2683903,кл.С 09 В В 23/18,1978.781688 вител дж.к Сос Тех щома Лазаренко едакт еваваее Заказ Подписикомитета СССРоткрытийушская наб., д.юамюеееюавмеавеаЬд, улс Проектная О/ Т сударст изобре сква, Ж, Филиал ВНИИПИ Го по делам 113035, Мо еее юеаЬе вавиле ев ППП фПатен