Устройство для контроля ферромагнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания. преобразователь шумов Баркгс1узена, широкополосный усилитель, фильтр верх; их частот, квадратор, интегратор , блок анализа спектра и индикатор , отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком перемещений,, включенным между преобразователем шумов Баркгаузена и индикатором, а блок анализа спектра выполнен в виде последовательно соединенных блока фильтров Нижних частот, блока полосовых фильтров, блока амплитудных детекторов и блока вычисления пиковых амплитуд спектра. (Л СП 00 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) 3(59 G 01 N 27 83

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3441612/25-28 (22) 20 05.82 (46) 30.11.83. Бюл. 9 44 (72) Ю.В. Иванов (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 461346, кл. G 01 N 27/83, 1973;

2. Авторское свидетельство СССР

В 849061» кл. G 01 N 27/82, 1979 ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ) ))Я КОНТРОЛЯ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, I преобразователь шумов Баркгаузена, широкополосный усилитель, фильтр верх. .их частот, квадратор, интегратор, блок анализа спектра и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком перемещений,, включенным между пре.образователем шумов Баркгаузена и индикатором, а блок анализа спектра выполнен в виде последовательно соединенных блока фильтров йижних частот, блока полосовых фильтров, блока амплитудных детекторов и блока вычисления пиковых амплитуд спектра.

1057843 интервалах Т оси частот. Иэмене2к

Т ние скважности †„ приводит к изме4 нению дискретности спектра.

Если потребовать, чтобы ширина полосы анализаторов спектра h f соответствовала ширине дискретности спектра Й, вытекающей из соотношеТ 2Я ния — „, т.е. Я = . =fuff, причем

Ь

gf = = >

М Lf,t где N=2 — объем буфера данных при дискретном приеме;

III = 1,2,3 ... М - любое

1 положительное число;

6 = †. — дискретность приема в со2F ответствии с теоремой

Котельникова > ( где F — верхняя граничная частота макс. спектра, присутствующая в импульсе длительносл. тью f >., то очевидно соотношение

>>>-4 г щ»кс

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего контроля физико-механических свойств изделий иэ конструкиионных сталей.

Известно устройство для контроля ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобpà3oBатель шумов Баркгауэена, усилитель и анализатор спектра (1) .

Это устройство позволяет измерять спектральную плотность мощности шумов Баркгауэена, однако, обладает недостаточной точностью контроля 15 из-эа нестационарности шумов Баркгаузена циклического перемагничивания °

Наиболее близким техническим pe- "

f- ением к предлагаеглому является jjcT- 2О ройство для контроля ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобразователь шумов

Баркгаузена, широкополосный усилитель, фильтр верхних частот, квадратор, интегратор, блок анализа спектра и индикатор. Устройство позволяет измерять дискретный спектр огибающей текущей мощности шумов Еаркгаузена циклического перемагничивания (2).

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью из-за статического режима контроля и низкой избирательности к свойствам материала.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройдтво для контроля ферромагнитных материалов, содержа- 40 щее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобразователь шумов Баркгаузена, широкополосный усилитель, фильтр верхних частот, квадратор, интегра- 45 тор, блок анализа спектра и индикатор, снабжено датчиком перемещений, включенным между преобразователем шумов Баркгаузена и индикатором, а блок анализа спектра выполнен в 5О виде последовательно соединенных блока фильтров нижних частот, блока полосовых фильтров, блока амплитудных детекторов и блока вычисления пиковых амплитуд спектра. 55

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для контроля ферромагнитных материалов содержит включенные последовательно генератор 1 тока перемагничивания, преобразователь 2 шумов Баркгаузена, широкополосный усилитель 3, фильтр 4 верхних частот,, квадратор 5, интегратор б, блок 7 фильтров нижних частот, блок 8 полосовых фильтров, 65 блок 9 амплитудных детекторов, блок

10 вычисления плотности мощности зиачений пиковых амлпитуд спектра, индикатор 11 и датчик 12 перемещений, вклн>ченный между преобразователем 2 шумов Баркгаузена и индикатором 11,.

Принцип работы устройства основан на возбу>кдении >умов Баркгауэена током перемагничивания, имеющим широкий дискретный спектр, например, импульсами тока прямоугольной формы.

Дискретность измерения реакции шумов Баркгауэена обеспечивается при условии, если разрашающаю способность и ширина полосы частот фильтров анализаторов шумов Баркгаузена и выбрана с учетом длительности с импульса перемагничивания и скважности

Т где Т вЂ” период их следования.

Это объясняется тем, что импульс перемагничивания, например, прямоугольной формы длительностьЮ ь с периодом следования Т, имеет решет21 чатую с цискретностью Я = †. — спектральную характеристику с нулями на

Таким образом. если на интервале наблюдения Т многократно анализировать импульс отклика ферромагнитного материала длительностью 7" за время одного перемагничивания импульсом прямоугольной формы, то на каждом из К циклов анализа ширина полосы частот анализа и верхняя граничная частота должны находиться в указанном соотношении.

1057843

Составитель В. Филинов

Редактор М. Ткач Техред М.Надь

КорректорГ. Oral>

Заказ 9576/46 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство работает следующим образом.

В любой точке поверхности контролируемого объекта (не показан) устанавливается преобразователь 2

5 соединенный с датчиком 12 перемещения измерительного преобразователя.. Генератор тока перемагничивания включается и перемагничивает объект в зоне контроля. Координата этой зоны определяется датчиком 12 измерительного преобразователя и регистрируется на индикаторе 11.

Сигнал ЭДС шумов Баркгаузена с преобразователя 2 поступает на усилитель 3. Выход усилителя 3 под- 15 ключен к входу фильтра 4 верхних частот, где фильтруются гармоники перемагничивания. После квадратора 5 и индикатора 6 постоянная времени которого не больше интерва- 2р ла наблюдения Т, выделяется огибающая мощности шумов .Баркгауэена, имеющая форму импульса, характер которого (амплитуда, форма и длительность) будет зависеть от магнитных свойств ферромагнитного материала.

Сформированный таким образом импульс реакции подается для параллельного анализа на вход блоКа 7. фильтров нижних частот, представляющий собой, например, параллельное соединение К фильтров нижних частот с -частотами среза от F, до Макс

FK мОкс °

Каждый иэ К фильтров нижних частот блока 7 фильтров подключен к

35 цепочке последовательно соединен ных полосовых фильтров Ь f<„„, блока

8 полосовых фильтров, выбранных из условия установленного соотношения.

Таким образом, в блоках 7 и 8 анализ импульсов огибающей шума

Баркгаузена осуществляется К раз параллельно, однако на каждом К цикле анализа в связи с отличием постоянных времени каждого из фильтров Рк макс и > Г,»к наложения информации не произойдет, так как будет выполняться условие кратковременного запоминания информации на фильтрах. Поэтому из всех параллельных

К откликов, поступивших на входы амплитудных детекторов блока 9, выбираются и заполняются для дальнейшего анализа только максимальные отклики в каждом из m рядов, которые после вычисления в блоке 10 их энергии регистрируются индикатором 11.

Непрерывно перемещая преобразователь 2 по поверхности объекта контроля, на выходе индикатора 11 получают значения плотности мощности пиковых амплитуд спектра скачков

Баркгауэена,,отражающих неоднородность свойств ферромагнитного мате- риала по поверхности контролируемого изделия.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность контроля в динамическом режиме.