Накладной электромагнитный преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 926587(51)м. Кл. С 01 И 27/90 Воударотоеииый конитет СССР ао делан изооротоиий и открытий(53) УДК 620,179. .13(038.8) Н.Н, Зацепин и В.Ф. КунцевичИнститут прикладной физики АН белорусской ССРИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано .для раздельного контроля физико-механических параметров электропроводных материалов,Известен электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, содержащий возбуждающую обмотку, расположенную на ее торцах, измерительную и компенсационные обмотки, включен 1 О ные последовательно-встречно, компенсдтор и магнит 1.Недостатком известного преобразователя является его низкая чувствительность, не позволяющая одновременно контролировать несколько физико- химических параметров материала изделия.Наиболее близким по технической сущности кизобретению является накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно, измерительной и компенсационной обмотками 12 1.Недостаток устройства - его низ-кая чувствительностьЦелью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.Указанная цель достигается тем, что накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, снабжен вторым ферромаг" нитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой, включенной последовательно- встречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последователь1 О 15 рительного прибора 23, второй выходизбирательного усилителя 19 подключен на второй. вход компаратора 21.К второму выходу электронного усилителя 16 подключен вход эмиттерногоповторителя 24, выход эмиътерногоповторителя 24 подключен на первыйвход субстрактора 25, а на второйвход субстрактора 25 подключен второй выход усилителя 22,выход субстрактора 25 подключен на вход измерительного прибора 26К третьемувходу компаратора 21 подключен выходпорогового устройства 27, а выходкомпаратора 21 подключен на управляемый вход электронного ключа 28,вход электронного ключа 28 подключенк второму выходу источника 17 линей"Фо изменяющегося тока, выход электронного ключа 28 подключен на вход измерительного прибора 29.Преобразователь работает следующим образом.ф 40 45 59 55 3 . 9265но-встречно, и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьимферромагнитным сердечником, расположенными параллельно между первыми вторым сердечниками, с третьейизмерительной обмоткой.На фиг. 1 представлена схема выполнения накладного электромагнит"ного преобразователя; на фиг. 2 блок-схема контрольного устройства.Накладной электромагнитный преобразователь содержит ферромагнитныйсердечник 1 с возбуждающей обмоткой2 и установленными у ее торцов, .включенными последовательно-встречно, из"мерительной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, второй ферромагнитный сердечник 5, параллельный первому сердечнику 1 с второй возбуждающей обмоткой 6, включенной последовательно-встречно с первой возбуждающей обмоткой 2, второй измерительнойобмоткой 7 и второй компенсационнойобмоткой 8, установленными у ее торцов и включенными последовательновстречно, и подмагничивающей обмоткой 9, охватывающей вторую возбуждающую обмотку 6, и расположенныйпараллельно между первым и вторымсердечниками 1 и 5 третий ферромагнитный сердечник 10 с третьей измерительной обмоткой 11. Измерительнаяобмотка 11 выполнена в виде двух каотушек или прямоугольных рамок. Приконтроле преобразователь располагаютнад контролируемым изделием 12,блок-схема контрольного устройства содержит накладной электромагнитный преобразователь 13, источник 14синусоидального тока, на выход к которому подключены первая и вторая возбуждающие обмотки 2 и 6, а на входисточника 14 тока подключен выходуправляемого источника 15 коррекции.Вход источника 15 коррекции подклю чен к первому выходу электронногоусилителя 16, а к входу электронногоусилителя 16 подключена измерительная обмотка 7, включенная последовательно-встречно с компенсационнойобмоткой 8. К источнику 17 линейноизменяющегося тока на первый. выход подключена подмагничивающая обмотка 9.Блок"схема содержит также избирательный усилитель 18 четных гармоник,избирательный усилитель 19 нечетныхгармоник. Вход избирательного усилителя 18 подключен к выходу измерительной обмотки 11, а первый выход избирательного усилителя 18 подключен на вход измерительного прибора20, второй выход избирательногоусилителя 18 подключен на первый вход компаратора 21. Входизбирательного усилителя 19 подключен на первый выход усилителя 22, к входу электронного усилителя 22 подключена измерительнаяобмотка 3, включенная последовательно-встречно с компенсационной обмот". кой 4, а первый выход избирательного усилителя 19 подключен на вход измеПри возбуждении вихревых токов в контролируемом изделии 12 возбуждающими обмотками 2 и 6, питаемых переменным , синусоидальным током источника 14 синусоидального тока, и одновременном подмагничивании линейно нарастающим электромагнитным полем с напряженностью, изменяющейся от нуля до величины, соответствующей насыщению материала изделия с помощью подмагничивающей обмотки 9, питаемой от источника 17 линейно нарастающего тока, контролируемое изделие 12 одиовременно перемагничивается пере,энным магнитным полем и переменным магнитным полем с линейно нарастающим подмагничиванием, т,е. осуществляется в материале изделия одновременно локальное возбуждение вихревыхтоков и вихревых токов с подмагничиванием.92658 1 О 15 зо 35 45 50 55 5Выходной амплитудный сигнал с измерительных обмоток 3 и 7, возбуждаемый токами материала изделия, поступает на электронные усилители 16 и 22 соответственно, а напряжение холостого хода измерительных обмоток 3 и 7 компенсируется посредством соответствующих компенсационных обмоток 4 и 8. С второго выхода электронного усилителя 16 напряжение подается на первый вход субстрактора 25 через эмиттерный повторитель 24, а с второго выхода электронного усилителя 22 напряжение подается на второйвход субстрактора 25, На выходе субстрактора 25 напряжение вычитающихся амплитудных сигналов с измерительейных обмоток 3 и 7 и разность сигналов фиксируется измерительным прибором26. Если в иэделии 12 имеется дефект 2 о(в виде трещины, поры, раковины ит,д.), то значение выходных сигналовс измерительных катушек разное ввидутого, что одна из них расположенанад дефектом, а следовательно, изме рительный прибор 26 зафиксирует структурное изменение, например, наличиедефекта.В измерительной обмотке 11 возбуждается выходной сигнал вихревыми токами, возбуждаемыми обмотками 2 и 6приодновременном перемагничивании переменным магнитным полем и переменным магнитным полем с линейно нарастающим подмагничиванием, и выходнойсигнал с измерительной обмотки 11подается на избирательный усилитель18, в котором выделяется вторая гармоника тока возбуждения. С первоговыхода избирательного усилителя 18 выходное напряжение второй гармоники подается на измерительный прибор 20, а с второго выхода напряжение второй гармоники тока возбуждения избира- тельного усилителя 18 подается на первый вход компаратора.21, Измерительный прибор 20 фиксирует ампли 4 удное или Фазовое значение второй гармоники, и по значению амплитуды или фазы второй гармоники определяют Физико-механические параметрыматериала глубинных слоев или слоевхимико-термической обработки контролируемого изделия, твердость каждого слоя, Ввиду того, что определениефизико-механических параметров слоев.материала контролируемого изделияосуществляется при медленном про" никновении вихревых токов, возбуждае 7мых возбуждающей обмоткой 6 вглубьматериала изделия под действиемлинейно нарастающего поля подмагничивания, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9 и изменяющегося отнуля до величины насыщения материалаизделия, при измерении изменениязначений гармоники из спектра выходного сигнала измерительной обмотки11. При этом встречное включениевозбуждающих катушек 2 и 6 позволяет исключить ЭДС холостого хода и спектр нечетных гармоник тока возбужденияна выходе измерительной обмотки 11.Выходной сигнал с измерительнойобмотки 3 подается на вход усилителя22 и с первого выхода усилителя 22подается на вход избирательного усилителя 19, в котором выделяется третЬя гармоника тока возбуждения. С первого выхода избирательного усилителя 19 выходное напряжение третьей гар моники тока возбуждения, создаваемое . возбуждающей обмоткой 2, подается на 1 измерительный поибоо 23. а с второго выхода напряжение третьей гармоники тока возбуждения избирательногофусилителя 19 подается на второй вход компаратора 21, Измерительный прибор 23 фиксирует амплитудное или фазовое значение третьей гармоники, и ро значению амплитуды или фазы третьей гармоники определяют физико-механи" ческие параметры материала поверхностного слоя, например, твердостьконтролируемого изделия.Напряжения, поступающие с избира" тельных усилителей 18 и 22, подаются на первый и второй входы компаратора 21, а на третий вход компарато- .ра 21 подается напряжение с выхода порогового устройства 27, в компараторе 21 напряжения гармоник тока возбуждения вычитаются и при достижении этой разности напряжения выше напряжения порового устройства 27,на выходе компаратора 21 формируется сигнал, который поступает на управляемый вход электронного ключа 28, при этом открывается электронный ключ 28 и напряжение с источника 17 линейно нарастающего тока подается на измерительный прибор 29, где Фиксируетсядостигшее значение тока и по значению величины достигшего тока определяют толщину слоя или глубину слояс постоянными физико-механическимипараметрами, например, с одинаковойтвердостью.Напряжение с первого выхода электронного усилителя 1 б подается навход источника 15 коррекции, а напряжение с выхода источника 15 коррекции подается на вход источника 14. 5 синусоидального тока, а на вход электронного усилителя 16 подается напряжение с выхода измерительной обмотки 7, велицина которого зависит от свойств материала изделия и от вели чины линейно нарастающего электро магнитного поля, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9, питаемой источником 17, и прямо пропорционально изменению напряжения выходного 15 сигнала измерительной обмотки 7, посредством источника 15 коррекции изменяется величина тока возбуждения возбуждающих обмоток, что позволяет исключить влияние подмагници овающегополя на величину вихревыхтоков при медленном проникновениивихревых токов вглубь материалаконтролируемого иэделия,. а такжезазора между преобразователем и из делием.Применение предлагаемого преобразователя при контроле Физико-ме ханических параметров материала изделия позволит одновременно локаль- зоно определять изменения его структуры, наличие дефектов, твердость поверхностных и глубинных слоев, толщину слоя с одинаковыми свойствами,овыявлять степень соответствия этих параметров предъявляемым требованиям к изделию. Комплексное измерение физико-механических свойств материала изделия повышает производительность труда при контроле,формула изобретенияНакладной электромагнитный преобразователь, содержащий Ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцоввключенными последовательно-встречно измерительной и компенсационнойобмотками, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, параллельнымпервому, с второй возбуждающей обмоткой; включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцови включенными последовательно-встречно, и подмагничивающей обмоткой,охватывающей вторую возбуждающуюобмотку, а также третьим Ферромагнитным сердечником, расположеннымпараллельно между первым и вторымсердечниками, с третьей измерительной обмоткой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизее 1, Авторское свидетельство СССРЮ 508735, кл. 6 01 И 27/86, 1974.2. Дорофеев А.Л, Электроиндуктивная дефектоскопия, М., "Мащиностроечие", 1967, с, 171./38 Тираж 883ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Рауаская наб д. Й/ аказ 2976 Подписн ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,