Устройство для магнитошумовойструктуроскопии

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 1832436(5 )М. К 11.С 01 М 27/86 Госуаарстввнный комитет по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30,05 . 8 1 4Б.В.Лаврентьев, Л.Л,Каубрак, Я,И.Чекас, БН,ГЙз 4 илов;-., - ,3 1и Е.А.Володичев(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИИзобретение относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных изделий и может быть использовано для контроля структурно-механических свойств изделий.Известно устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее источник перемлгничивающего поля, индукционный преобразователь и соединенный с ним анализатор спектра магнитных шумов контролируемого изделия .11.Недостатком этого устройства является низкая точность и производительность контроля структурно- механических свойств ферромагнитных изделий, что связано с воздействием шумов в измерительном канале и необходимостью предварительной подготовки контролируемого изделия,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее низкочастотный источник перемагничивающего поля, индукционный преобразовательмагнитных шумов, первый вывод обмотки возбуждения которого подклю.5чен к выходу низкочастотного источника перемагничивающего поля, широкополосный усилитель, два детектора, блок интегрирования, пороговый блок и индикатор 2,10Недостатком известного устройстваявляется низкая точность контроляструктурно-механических свойств ферромагнетиков из-за того, что прин 15цип работы устройства основан наопределении временного интервала,в котором в намагниченном до насыщенияматериале скачки намагниченности уже не возникают.20Цель изобретения - повышение точности контроляУкаэанная цель достигается тем,что устройство для магнитной структуроскопии.снабжено фильтром верх 3 8 них частот, вход которого подключен к измерительной обмотке индукционного преобразователя магнитных шумов, первой дифференцирующей цепью, вход ко горой подключен через соединенные последовательно, широкополосный усилитель, первый детектор, блок интегрирования и пороговый блок к выходу фильтра верхних частот, а выход - ко входу второго детектора,Ътриггером, первый вход которого соединен с выходом .второго детектора, образцовым резистором, один из контактов которого подключен ко второму выводу обмотки возбуждения, а второй контакт - к общему проводу, соединенными последовательно фазорегулятором, удвоителем частоты, вторым пороговым блоком, второй дифференцирующей цепью и третьим детектором, выход которого соединен со вторым входом триггера, а вход фазорегулятора соединен со вторым выводом обмотки возбуждения, а также соединенными последовательно, ключевым усилителем, к одному из входов которого подключен выход триггера, четвер тым детектором и вторым блоком интегрирования, к выходу которого подключен индикатор, умножителем частоты, переключателем и измерительным генератором, вход умножителя частоты подключен ко второму выводу обмотки возбуждения, второй вход ключевого усилителя подключен к среднему подвижному контакту переключателя, а выходы умножителя частоты и измерительного генератора соединены с двумя контактами переключателя,На фиг, 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений в различных точкахустройства,Устройство соцержит низкочастотный источник 1 перемагничивающегополя, соединенный с обмоткой 2 возбуждения индукционного преобразователя.Последовательно с обмоткой воз. -буждения включен образцовый резистор3, Измерительная обмотка 4 индуктивно связана с контролируемым изделием 5. К выходу измерительной обмотки 4 подключены соединенные последовательно фильтр, 6 верхних частот, широкополосный усилитель 7,первый детектор 8, первый блок 9интегрирования, первый пороговый32436 4 блок 10, первая дифференцирующая цепь 11, второй детектор 12 и первый вход триггера 13.Образцовый резистор. 3 соединен через фазорегулятор 14, удвоитель 15 частоты, второй пороговый блок 16, вторую дифференцирующую цепь 17 и третий детектор 18 со вторым входом триггера 13, к выходу которого подключен первый вход ключевого усилителя 19. Ко второму входу усилителя 19 подключен средний подвижный контакт переключателя 20, к крайним двум контактам переключателя 20 подключены измерительный генератор 21 и выход умножителя 22 частоты, вход которого соединен с образцовым резистором 3, К выходу ключевого усилителя подключены, соединенные последовательно, четвертый детектор 23, второй блок 24 интегрирования и индикатор 25. 10 15 20Устройство работает слецующимобразом.25Низкочастотный источник 1 перемагничивающего тока создает переменное магнитное поле 26 Нэбмотки2 возбуждения, изменяющееся, например, синусоидально. Это поле неремагничивает контролируемое изделие5, В процессе перемагничивания вферромагнетике изделия 5 происходитскачкообразные смещения доменных 55границ что сопровождается возникФновением ЗДС магнитного шума в измерительной обмотке 4 индукционного преобразователя ЭДС индукционного преобразователя поступает на 40вход фильтра 6 верхних частот, гдепроисходит подавление дискретныхкомпонентов спектра ЭДС (первая ивысшие гармоники перемагничивающего. поля), С выхода фильтра 6 сигнал поступаетна вход широкополосного усилителя 7, усиливающего сплошную компоненту спектра ЭДС (магнитного шума) преобразователя. На выходеусилителя 7 действует отфильтрованная ЭДС магнитного шума 27 , причем момент возникновения этой ЭДС(точка а )соответствует во временидостижению перемагничивающим полемН значения напряженности поля старта Н зародышей обратного перемагстничивания (после перехода через экстремум Н ,точка а ). Выходное на",пряжение 3 усилителя 7 поступаетна вход первого детектора 8, подав5 8324 ляющего сигналы отрицательной полярности, выходное напряжение которого поступает на вход первого блока 9 интегрирования, постоянная времени . которого обеспечивает получение на его выходе огибающей ЭДС магнитных шумов 28 О (текущего спектра). Напряжение О поступает на вход первого порогового блока 1 О с порогом срабатывания Оо . В моменты равенства 10 напряжения 0 порогу Ор происходитд 1переключение порогового блока 10, что сопровождается возникновением на его выходе прямоугольных импульсов 29 О передний фронт которых соотП 1ветствует во времени точке 27 а с некоторой погрешностью д,С, однако эта погрешность имеет систематический характер и ее можно учесть, Напряжение Оп поступает на вход первой диф ференцирующей цепи 11, формирующей на выходе короткие импульсы 30 О. в моменты переключения первого порогового блока 1 О. Напряжение Оп поп,д ступает на вход второго детектора 12, 25 подавляющего импульсы отрицательной полярности, импульсы выходного на 1пряжения 31 Ог поступают на первый вход триггера 13 и переключают его в первое устойчивое состояние. Напря жение с образцового резистора 3, синфазное с перемагничивающим током обмотки 2 и напряженностью перемагничивающего поля 26 Н поступает на6 РРвход фазорегулятора 14, осуществля- м ющего поворот фазы входного напряжения на фиксированный (регулируемый при настройке устройства) угол. Выходное напряжение фазорегулятора 14 поступает на вход удвоителя 15 40 частоты, выходное напряжение 32 О которого поступает на вход второго порогового блока 16 с порогом срабатывания Оо 32,которое переключается в моменты равенства этих напря жений. Импульсы выходного напряжения 33 Оп второго порогового блока 16 поступают на вход второй дифференцирующей цепи 17, формирующей на выходе короткие импульсы 34 Оп в моменты оТ переключения второго порогового блока 16. Напряжение Оп поступает на вход третьего детектора 18, подавляющего импульсы отрицательной полярности, импульсы выходного напряжения 35 01, поступают на второй вход триггера 13 и переключают его во второе устойчивое состояние. Прямоугольные импуль 36 бсы выходного напряжения триггера 36 От поступают. на управляющий вход ключевого усилителя 19, открывая его на время ьТ действия импульсов О . На сигнальный вход ключевого усилителя 19 поступает высокочастотное напряжение подвижного контакта переключателя 20, на один из неподвижных контактов которого поступает напряжение с выхода высокочастотного измерительного генератора 21, а на второй - с выхода умножителя 22 частоты, умножающего частоту его входного напряжения, снимаемого с выхода образцового резистора 3. Радиоимпульсы высокочастотного выходного йапряжения ключевого усилителя 19, действующие в течение времени Ь Т, поступают на вход четвертого детектора 23, подавляющего сигналы отрицательной полярности. Выходное напряжение 3 Очетвертого детектора 23 после интегрирования вторым блоком 24 интегрирования поступает на индикатор 25. Так как Фаза импульсов 0 во времени постоянна (при настройке добиваются соответствия этих импульсов во времени перехода перемагничивающего тока черезэкстремум), а Фаза импульсов Оп во времени соответствует достижению перемагничивающим полем напряженности поля старта зародышей обратного перемагничивания Н то и промежуток ЬТ пропорционален напряженности поля старта. Поэтому действующее значение напряжения на выходе ключевого усилителя пропорционально напряженности поля старта. Следовательно, показания индикатора 25 пропорциональны напряженности поля старта, характезирующего структурно-механические свойства контролируемого изделия.При использовании инфранизкочастотного перемагничивания (доли и единицы герц) сигнальный вход ключевого усилителя 19 соединяется через подвижный контакт переключателя 20 с выходом высокочастотного измерительного (например, кварцевого) генератора 21, При использовании более высокочастотного перемагничивания десятки и сотни герц сигнальный вход ключевого усилителя соединяется через подвижный контакт переключателя 20 с выходом умножителя 22 частоты перемагничивания, что позволяет устранить влияние вариаций2436 Формула изорретения 7 83 частоты перемагничивания на результаты контроля. Устройство для магнитошумовой струк туроскопии, содержащее низкочастотный источник перемагничивающего поля, индукционный преобразователь магнитных шумов, первый вывод обмотки возбуждения которого подключен к выходу низкочастотного источника перемагничивающего поля, широкополосный усилитель, два детектора, блок интегрирования, пороговый блок и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено Фильтром верхних частот, вход которого подключен к измерительной обмотке индукционного преобразователя магнитных шумов, первой дифференцирующей цепью, вход которой подключен через соединенные последовательно широкополосный усилитель, первый детектор, блок интегрирования и пороговый блок к выходу Фильтра верхних частот, а выход - ко входу второго детектора, триггером, первый вход которого соединен с выходом второго детектора, образцовым резистором, один из контактов которого подключен кэ второму выводу обмотки возбуждения, а второй контакт - к общему проводу, соединенными последовательно Фазорегулятором, удвоителем частоты, вторымпороговым блоком, второй диФФеренцирующей цепью и третим детектором,выход которого соединен со вторымвходом триггера, а вход фазорегулятора соединен со вторым выйодом об мотки возбуждения, а также соединенными последовательно ключевым усилителем, к одному из входов которого подключен выход триггера, четвертым детектором .и вторым блоком интегрирования, к выходу которого подключен индикатор, умножителем частоты,переключателем и измерительным генератором, вход умножителя частотыподключен ко второиу выводу обмот ки возбуждения, второй вход ключевого усилителя подключен к среднему подвижному контакту переключателя,а выходы умножителя частоты иизмерительного генератора соедине ны с двумя контактами переключателя. Источники информации,Принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР30 У 513237, кл. С 01 В 7/Об, 1974.2, Авторское свидетельство СССРР 616573, кл. 6 01 й 27/86, 1977едактор О.Черниченк одписно ектная, 4 Патент фили жгород Заказ 4981 87 Тираж 907 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб