Устройство для электромагнитного контроля стальных изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) 6 01 N 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ > ! и

I !

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ тор и последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины сигнала, пиковый детектор и блок сравнения напряжения, при этом выходы первого и второго усилителей соединены с соответствующими входами блока деления, входы первого и второго ключей соединены с выходами второго и первого интеграторов, соответственно, вход третьего ключа соединен с выходом блока деления, выходы ключей соединены с входом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющие входы ключей соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, вход пикового компара- I тора соединен с выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а выход — с третьим входом блока управления, первый вход запоминающего блока соединен с .выходом пикового детектора, второй вход запоминающе- 5 го блока — с четвертым выходом блока управления, а выход — с вторым входом блока сравнения, третий вход последнего соединен с пятым выходом ЬаМ блока управления, шестой выход кото",>ив, рого соединен с вторым входом пико вого детектора, а выход блока срав- ЯД нения соединен с входом регистра- . ©р тора.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ЯЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3357124/18.-21 (22) 17.11.81 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) М.A. Мельгуй, Е.Г. Сандомирская, В.В. Дейнекин и С.Г. Сандомирс кий (71) Институт прикладной физики

AH Белорусской ССР (53) 543.274(088.8) (56) 1. Заявка Японии Р 49-20557, кл. G 01 R 33/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 648923, кл. G 01 R 33/12,25 ° 02.79 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее блок намагничивания с электромагнитом, ключ, регистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первый усилитель, первый интегратор и первый комцаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, а также последовательно соединенные датчик индукции магнитного поля, второй усилитель, второй интегратор и второй компаратор, выход которого соединен с вторым входом блока управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены блок деления, второй и третий ключи, .запоминающий блок, пиковый компара!

„.ЯК„1010535 А

1010535

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности для контроля механических свойств стального проката.

Известно .устройство для электро-, магнитного контроля, содержащее блок намагничивания, два датчика и осциллографический регистратор (1 ).

Недостатками данного устройства 0 являются низкая точность контроля механических свойств стальных изделий по экрану осциллографа и недос- . таточная информативность контроля.

Известно также устройство для 15 электромагнитного контроля, содержа" щее блок намагничивания электромагнитом, ключ, двухкоординатный регистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первый усилитель, первый интегратор и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, последовательно соединенные датчик индукции магнитного поля, второй усилитель, вто-;! рой интегратор и второй компаратор, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а также ин- ° вертор, схему И, триггер и масштабирующий блок (.2, Недостаток известного устройства заключается в невысокой точности контроля механических свойств стальных изделий, что связано с невозможностью быстро и точно сопоставить З5 между собой основные магнитные характеристики контролируемого объекта с магнитными характеристиками эталонного образца. Это обусловлено недостаточной информативностью контро- 40 ля магнитных характеристик контролируемого объекта.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Цель достигается тем, что 45 устройство для электромагнитного контроля стальных иэделий, содержащее блок намагничивания с электромагнитом, ключ, регистратор, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля, первый усилитель, первый интегратор и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом блока управления, а также последовательно соединенные датчик индукции магнитного поля, второй усилитель, второй интегратор и второй компаратор, выход которого соединен с вторым входом блока управления, в неро введены блок деления, второй и третий ключи, @» запоминающий блок, пиковый компаратор и последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины сигнала, пиковый детектор и блок сравнения напряжения, при этом выхо )5 ды первого и второго усилителей соединены с соответствующими входами блока деления, входы первого и вто- рого ключей соединены с выходами второго и первого интеграторов, соответственно, вход третьего ключа соединен с выходом блока деления, выходы ключей соединены с входом блока выделения абсолютной величины сигнала, а управляющие входы ключей соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, вход пикового компаратора соединен с выходом блока выделения абсолютной величины сигнала, а выход — с третьим входом блока управления, первый вход запоминающего блока соединен с выходом пикового детектора, второй вход запоминающего блока — с четвертым выходом блока управления, а выход — с вторым входом блока сравнения, третий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого соединен с вторым входом пикового детектора, а выход блока сравнения соединен с входом регистратора.

На фиг.l изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг 2 — временные диаграммы ere работы.

На диаграмме показаны сигналы на выходах датчика напряженности магнитного поля (<), датчика индукции магнитного поля (5), первого интегратора (s), второго интегратора (ъ), блока деления (о) и пикового детектора (е).

Устройство содержит блок 1 намагничивания, электромагнит 2, датчик .

3 напряженности магнитного поля,датчик 4 индукции магнитного поля, первый усилитель 5, второй усилитель

6, первый интегратор 7, второй интегратор 8, блок 9 деления, второй ключ 10, первый компаратор ll. второй компаратор 12, первый ключ 13, третий ключ 14, блок 15 управления, блок 16 выделения абсолютной величи-. ны сигнала, пиковый детектор 17, запоминающий блок 18, блок 19 сравне,ния напряжений, пиковый компаратор

20, регистратор 21 ° Электромагнит 2 включен в цепь блока 1 намагничивания. Датчик 3, первый усилитель 5, первый интегратор 7, второй ключ 10, блок 16, пиковый детектор 17, блок

19 и регистратор 21 соединены последовательно. Первый компаратор 11 включен между выходом .первого интегратора 7 и блоком 15. Датчик 4, второй усилитель 6, второй интегратор

8 и первый ключ 13 соединены последовательно и подключены к входу бло ка 16.

Второй компаратор 12 включен между выходом второго интегратора 8

1010535 и входом блока 15. Первый и второй входы блока 9 соединены соответственно с выходами первого 5 и второго

6 усилителей, а выход блока.9 через третий ключ 14 соединен с входом блока 16. Запоминающий блок 18 включен между выходом пикового детектора 17 и вторым входом блока 19, третий вход которого соединен с блоком 15. Пиковый компаратор 20 включен между выходом блока 16 и входом tO блока 15.

Устройство работает следующим образом.

Эталонное изделие 22 помещают внутрь электромагнита 2, который пи- (5 тается переменным синусоидальным током от блока 1. Датчик 3 размещен внутри электромагнита 2 и его сигнал

ДН характеризуется величиной . ж 20 (фиг. 2a) . Датчик 4 охватывает контролируемое и зделие 22 и е го сиги ал

I db характеризуется величиной

4 Д (фиг. 2Á), где B = B (t) — индукция 25 в эталонном иэделии. После соответствующих усилителей 5 и 6 выходные сигналы датчиков 3 и 4 поступают на интеграторы 7 и 8 ° Сигналб- (фиг.25) на выходе первого интегратора 7 ха- Зр рактеризует величину намагничивающего поля Н = Н (t) . Сигнал 8(фиг.2г) на выходе второго интегратора 8 характеризчет величину индукции B = . =В(t) в изделии.С выходов интеграторов 7 и 8 сигналы поступают соответственно на входы. первого компаратора

1l и второго ключа 10 и второго компаратора 12 и первого ключа 13. Компараторы 11 и 12 срабатывают при нулевом значении сигнала на их входах.

С выхода усилителей 5 и 6 сигналы также поступают соответственно на первый и второй входы блока 9 деления,. сигнал на выходе которого равен отношению сигнала на-его втором входе к сигналу на его первом вхоДе. Этот сигнал 89= — ) - — p (фиг.28)

4 BB dH ct5

aa/ а ан (й. характеризует значение дифференциаль- 5g ной магнитной проницаемости рл., -, (Ц в изделии. Этот сигнал поступает на вход третьего ключа 14. Выходы всех ключей соединены с входом блока 16 выделения абсолютной величины сигна.ла, сигнал на выходе которого равен модулю от.сигнала на его входе. С помощью блока 1 намагничивания устанавливают номинальное значение намагничивающего тока. После этого блок 15 управления открывает вторбй ключ 10 (первый 13 и третий 14 ключи закрыты) и на входы пикового детектора 17 и пикового компаратора

20 поступает сигнал, характеризующий величину намагничивающего поля. В 65 момент времени Т (фиг.2 ) этот сигналЕ достигает максимального значения U которое фиксируется пиковым детектором 17. На выходе пикового компаратора 20 в момент времени

Т появляется короткий импульс, по которому блок 15 управления дает на ,запоминающий блок 18 команду, по которой последний фиксирует это значение напряжения U . После этого пико1 вый детектор 17 по свое ;у второму входу сбрасывается в ноль (фиг.2e), а блок 15 управления закрывает второй ключ 10.

В момент времени Т> по срабатыванию первого компаратора 11, т.е. когда сигналf. на выхОде первого интегратора стайовится равным нулю, блок

15 на короткое время открывает первый ключ 13 и абсолютная величина U2 напряжения 68 в момент времени Т2 фиксируется пиковым детектором 17.

При этом на запоминающий блок 18 приходит от блока 15 управления команда на запоминание этого напряжения U .

Величина этого напряжения характеризует значение остаточной индукции

В в эталонном объекте. После запоминания этого напряжения U пиковый детектор 17 снова сбрасывается в ноль.

В момент времени Т3 по срабатыванию второго компаратора 12, .т.е. когда сигнал 8 на выходе второго интегратора 8 становится равным нуImo, блок 15 управления на короткое время открывает второй ключ 10 и абсолютная величина Пз напряжения .,Егфиксируется пиковым детектором Т7. При этом на запоминающий блок

18 приходит от блока .15 команда на запоминание напряжения U . Величина этого напряжения характеризует значение коэрцитивной силы Нс эталонного объекта. После запоминания U3 пиковый детектор 17 снова сбрасывается в ноль, после чего блок 15 управления открывает первый ключ 13 и на вход пикового детектора 17. поступает абсолютная величина напряжения (8 с выхода второго интегратора 8. В момент времени Т4 это напряжение достигает своего максимального значения U4. При этом на выходе пикового компаратора 20 появляется короткий импульс, по которому блок 15 дает на запоминающий блок 18 команду, по которой величина напряжения U .Ôèêñèруется. Величина этогр напряжения характеризует значение максимальной индукции.Bù эталонного объекта. После этого пйковый детектор 17 сбрасывается в ноль и блок 15 управления открывает третий ключ 14. На вход пикового детектора 17 поступает абсолютная велйчина напряжения Е Э . с выхода блока 9 деления.

В момент времени Т> это напряжение ЕЭ достигает своего максимально

1010535 го значения U . При этом на выходе пикового компаратора 20 появляется короткий импульс, по которому блок

15 управления дает на запоминающий блок 18 команду, по которой величина, напряжения () запоминается.

Таким образом, в запоминающем блоке 18 фиксируется пять значений напряжения (П1 U2 ()Зg которые характеризуют соответственно режим намагничивания (максимальную 1О величину намагничивающеro поля Н ), остаточную индукцию В>, козрцитивную силу Нс, максимальную индукцию В и максимальную дифференциальную магнитную проницаемость - эталонного

3 tTl С4> объекта, Затем внутрь электромагнита 2 помещают контролируемое изделие 22 и обеспечивают режим намагничивания, аналогичный режиму намагничивания эталона. Блок 15 управления обеспечивает тот же режим работы устройства, что и-в случае эталонного объекта.

На выходе пикового детектора 17 в моменты времени Т, Т2, Т3, Т+ и Ту д последовательно появляются напряже(° I I ния U1 r U2I П, U4. и U5I характеризующие режим намагничивания и основные магнитные свойства контролируемого объекта. Эти напряжения в соот- ®О ветствующие моменты времени появляются на первом входе блока 19 сравнения напряжений, на второй вход которого в те же моменты времени по команде с блока 15 управления последовательно поступают напряжения U1 U2. U3 35

U+ и U с запоминающего блока 18, которые характеризуют эталонное изделие. При этом в эти же моменты времени на третий вход блока 19 сравнения напряжений поступает с блока . 4О

15 управления команда, по которой соответствующие сигналы, характеризующие эталонное и контролируемое иэделие, сравниваются между собой.

При этом в случае отклонения одного из напряжений, характеризующих конт ролируемое иэделие, от напряжений эталонного иэделия на заранее заданную величину блок 19 сравнения напряжений подает команду на регистратор 21. Таким образом осуществляется оперативное сравнение контролируемых и эталонного изделий по четырем основным магнитным параметрам, что позволяет с высокой надежностью контролировать механические свойства изделий. Это достигается сравнением основных магнитных параметров контролируемого изделия, информация о которых поступает в виде последовательности импульсов напряжения на один вход блока сравнения напряжений, на другой вход которого одновременно поступает предварительно запомненная последовательность импульсов напряжения, характеризующая эталонное изделие. В случае. отклонения хотя бы одного из напряжений контролируемого объекта от соответствующего напряжения эталонного. объекта на заранее заданную величину происходит отбраковка контролируемого изделия. Так как основные магнитные параметры (В>», Нс, Вг- и p g „„,) изделия для

1 большинства марок сталей однозначно определяют его механические свойства, быстрое (за один период перемагничивающего тока) и точное сравнение контролируемого изделия с эталонным по этим основным магнитным параметрам позволяет с высокой точностью контролировать механические свойства иэделий.

Кроме того, вся информация об эталонном и контролируемом изделиях поступает по одному измерительному каналу, что способствует повышению точности сопоставления их свойств за счет исключения погрешности, связанной с неидентичностью измерительных каналов.

ВНИИПИ Заказ 2479/33

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент",.

r. Ужгород, ул. Проектная, 4