Способ электромагнитного контроля ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления

(51) Ф С 01 М 27/9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ го конзаклюГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР В 588492, кл. ( 01 И 27/90, 1978.Авторское свидетельство СССР У 905765, кл. С 01 Яу 27/90, 1980. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ . ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ электромагнитно троля ферромагнитных изделий, чающийся в том, что изделие намагничивают,например, с помощью индуктивного преобразователя сложным сигналом, содержащим две высокочастотные компоненты сд, и Я , причемЯ 1+ Яги .и И - и анализируют ньиоиной1 2 ) сигнал преобразователя на комбинационных частотах, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, зону контроля подмагничивают дополнительно сложным сигналом, содержащим две низкочастотные компоненты частоты 6 д. и иу которые выбирают из ус ловий Ц( 2 у Я,Ф П(рог+- где а, п =1, 2, 3, Ий-(ой ( И - И,1г а величина низкочастотного сигнала,подмагничивания не менее чем в 10раз больше высокочастотного сигнанамагничивания. 2. Устройство для электромагнитного контроля ферромагнитных изделий, содержащее обмотку возбуждения и измерительную обмотку, устанавливаемые на изделие, последовательно соединенные генератор модулирующей частоты, .смеситель и усилитель, выход которого подключен к обмотке возбуждения, последовательно соединенные второй усилитель, вход кото-рого подключен к измерительной обмотке, полосовой фильтр .и амглитудно-фазовый регистратор, носледовательно соединенные умножитель и фазо вращатель, включенные между выходом генератора модулирующей частоты и вторым входом регйстратора, а также генератор высокой частоты, подклю.ченный к второму входу смесителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено обмоткой подмагничивания, последовательно соединенными вторым генератором, .модулирующей частоты, вторым смесителем и третьим усилителем, выход которого подключен к обмотке подмагничивания, а также генератором низкой частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя.51015 50 55 Изобретение относится к области испытаний материалов и определениния их качества беэ разрушения и может быть использовано для оценки качества металлических конструкций, отдельных элементов строительных объектов, а также других иэделий машиностроения.Цель изобретения - повышение достоверности контроля.На фиг.1 показаны частные циклы перемагничивания и положения микро- циклов на них, поясняющие способ контроля; на фиг.2 - структурная схема устройства, реализующего способ.Устройство содержит обмотку 1 воэ. буждения и измерительную обмотку 2, устанавливаемые на изделие 3, последовательно соединенные генератор 4 модулирующей частоты, смеситель 5 и усилитель 6, выход которого подключен к .обмотке 1 возбуждения, последовательно соединенные второй усилитель 7, вход которого подключен к измерительной обмотке 2, поло- совой фильтр 8 и амплитудно-фазовый регистратор 9, последовательно соединенные умножитель 10 и фаэовращатель 11, включенные между выходом ге нератора 4 и вторым входом регистратора 9, генератор 12 высокой частоты, подключенный к второму входу смесителя 5, а также обмотку 13 подмагничивания, последовательно соединенные второй генератор 14 модулирующей частоты, второй смеситель 15 и третий усилитель 16, выход которого подключен к обмотке 13 подмагничивания, и генератор 17 низкой частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя 15,Способ реализуется следующим образом.,Слабое высокочастотное поле возбуждения, содержащее две компоненты Я 1 и Я , перемагничивает верхний слой ферромагнетика, в. который оно проникает по начальному микро- циклу.18. При этом из общего выходного сигнала измерительной обмотки выделяется комбинационная частота Чг - И, . Одновременно зону контроля подмагничивают сложным полем, спектр которого содержит две низкочастотные компоненты, что приводит к изменейию магнитного материала последовательно по всем частным и 20 25 30 35 40 45 предельному циклам намагничивания.При этом в. каждый момент времени,а следовательно, в каждом магнитном состоянии дополнительно производится перемагничивание среды высокочастотным полем по микроциклам19 и 20 перемагничивания и т.д, Поскольку кривизна кривой гистерезисав каждом магнитном состоянии образца, которое обеспечивается с помощьюсложного мощного низкочастотногополя, различна, то и амплитуда комбинаций гармоник отражает различныекрутизны в окрестностях частных микроциклов перемагничивания. Форма кривой низкочастотногоподмагничивания такова, что положения частных микроциклов перемагничивания обегают последовательно всечастные и предельную петли гистеризиса. При этом закон изменения амплитуд и фаз комбинационных частотшы + ия, отражает характер изменения крутизны частных и предельнойпетель гистерезиса которые в своюочередь зависят от механическихнапряжений и свойств контролируемого изделия. Преобразователь, содержащий обмотки 1 и 2, устанавливаютна контролируемое изделие 3. Высокочастотные колебания с частотой цовырабатываемые генератором 12,высокойчастоты, поступают на,один из входовсмесителя 5, на другой вход которогопоступает напряжение низкой (модулирующей) частоты Я с выхода генератора 4 модулирующей частоты.,На вы.ходе смесителя 5 появляется сложныйсигнал, спектр которого содержитдве составляющие с частотами Я =Юо-Яи Яг = до+ 2 о пРичем до йоа следовательно, Яд и я д йо г оЗатем сложный сигнал с выхода смесителя 5 поступает на усилитель 6,где усиливается по мощности. С выхода усилителя б сигнал поступает наобмотку 1 возбуждения преобразователя,Аналогично работает второй низкочастотный канал подмагничивания Низкочастотные(модулирующие) колебания с частотой Я , вырабатываемые генератором 14 модулирующей частоты, поступают на один из входов смесителя 15, на другой вход которого поступает напряжение более высокой частоты я с выхода генератора 17.На3 1 выходе 15 появляется сложный сигнал спектр которого содержит,две составляющие с частотами Я = Ыо - Яо ия 4=УООФро,у причем Яооъ аооа следовательно, (д. р и И,4яоо 4 оо ф Сложный сигнал с выхода смесителя 15 поступает на усилитель 1 б, где усиливается по мощности. С выхода усилителя 16 он поступает на обмотку 13 подмагничивания преобразователя. Величина низкочастотного тока подмагничивания не менее чем в 10 раз больше тока высокочастотного перемагничивания. При этом слабое высокочастотное поле возбуждения, сформированное компонентами И, и бд , перемагни,чивает верхний слой ферромагнетика, в который оно проникает по начальному микроциклу 18 перемагничивания. Дополнительное сильное низкочастотное поле, формируемое двумя низкочастотными компонентами Я и И , приводит к уменьшению магнитного состояния материала последовательно по всем частным и предельному циклам намагничивания. В резуль тате этого в каждый момент времени, а следовательно, в каждом магнитном состоянии дополнительно производится перемагничивание среды слабым высокочастотным полем (Мг,г по микроциклам 19 и 20 перемагничивания и т.д. Спектр выходного сигнала измерительной обмотки обогащается низкочастотными компонентами на частоте Г = я - я амплитуда которых пропорциональна кривизне петли гистереэиса в зоне микроцикла перемагничивания. Более точный учет характера кривизны петли ука зывает на наличие спектра комби-" 193571национных частот ш и, + пы,где ш, и = О, 1, 2, аучет начальных фаз компонент у,гпозволяет также учесть влияние характеристик кривой намагничиванияна соотношение фаз комбинационныхчастот выходного сигнала измерительной обмотки.Таким образом, на выходе измери 10 тельной обмотки 2 преобразователяпоявляется сложный сигнал, спектркоторого содержит составляющиена частотах И, Сд.г, бд и Ч 4 и накомбинационных частотах 2 М Я ио2 МЯОО, где Я = 1, 2, 3 С выхода .измерительной, обмотки 2 сложный сигнал поступает через усилитель 7 к входу полосового фильтра8, который настроен на заданнуючастоту, например, 2 Р .В другихпримерах реализации способа можетбыть использован гребенчатый фильтрнастроенный на частоты 2 Н р . ПосОле полосового фильтра 8 сигнал,со 25 держащий только одну составляющую2 Я , поступает на один из входовамплитудно-фазового регистратора 9,на второй вход которого подаетсянапряжение опорной частоты (в рассматриваемом примере й= 2 52 );Это опорное напряжение поступает с выходагенератора 4 низкой частоты Я черезоумножитель 10 и фазовращатель 11.С помощью умножителя 10 выполняется35удвоение частоты Р выходного напряжения генератора 4.В других примерах реализации вумножителе 10 должно осуществлятьсяумножение частоты Я в 20 раз (2 Яр- частота настройки полосового фильтра 8). С помощью Фазовращателя 11.производится начальная установкафазы опорного напряжения.1193571 фиг акаэ 7310/47 Тираа 896 ВНИИПИ Государственного комите по делам ивобретений и откр 113035, Москва, %-35, Рауаская н