Способ измерения импульсных механических напряжений

 

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в намагничивании контролируемого объекта и регистрации вели ,чины остаточного магнитного поля, о тли ч ающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, контролируемый объект намагничивают параллельно его поверхности, перемещая зону намагничивания перпендикулярно к направлению намагничивания , одновременно регистрируют сигнал , пропорциональный величине остаточного магнитного поля в точке, которая смещена относительно зоны намагничивания,- выделяют импульсную составляющую сигнала, измеряют величину и длительность импульсного сигнала и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину и длительность импульсных механических напряжений. 2. Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что величину смещения точки регистрации сигнала выбирают из условия , где К - величина смещения точки регистрации сигнала относительно зоны намагничивания, (Л - скорость перемещения зоны намагничивания относительно поверхности объекта, f - заданное максимальное время действия импульсных механических напряжений. 00 4 4 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И), 1(51) G 01 L 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ уСУ gN354Я пФТГ;:. :" ких напряжений. (21),3540565/18-10 (22) 11.01.83 (46) 23,03.84. Бюл. Р 11 (72) Б.Н. Большаков и В.Г. Горбаш .(71) Институт прикладной физики

AH Белорусской ССР (53) 531.781(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 372428, кл. G 01 L 1/12 1973.

2. Авторское свидетельство. СССР

9 255820 кл. G 01 L.1/12, 1969

:(прототип). (54) (57 ) 1 ..СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в намагничивании контролируемого объекта и регистрации вели,чины остаточного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, контролируемый объект намагничивают параллельно его поверхности, перемещая зону намагничивания перпендикулярно к направлению намагничива-ния, одновременно регистрируют сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля в точке, которая смещена относительно зоны намагничивания,-выделяют импульсную составляющую сигнала, измеряют величину и длительность импульсного сигнала и bio предварительно построенному тарировочному графику определяют величину и длительность импульсных механических напряжений.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что величину смещения точки регистрации сигнала выбирают из условия 1ЪЧ Г, где 1 — величина смещения точки регистрации сигнала Я относительно зоны намагничивания, (- скорость перемещения зоны намаг- ф/5 ничивания относительно поверхности объекта, — заданное максимальное С время действия импульсных механичес1081444 поскольку, например, изменение напряжений от одного постоянного уровня до другого приводит к такому же изменению остатоиного магнитного поля метки, как и действие кратковременной нагрузки -с амплитудой, равной разности уровней постоянных нагрузок.

Целью изобретения является повышение точности измерения импульсных

0 механических напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласНо способу заключающемуся в намагничивании контролируемого объекта и регистрации вели5 чины остаточного магнитного поля, контролируемый объект намагничивают параллельно его поверхности, перемещая зону намагничивания перпендикулярно к направлению намагничивания, одновременно регистрируют сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля в точке, которая смещена относительно зоны намагничивания, выделяют импульсную составляющую сигнала, измеряют величину и длительность импульсного сигнала и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину и длительность импульсных механических напряжений.

Величину смещения точки регистрации сигнала выбирают из условия

О>, Vi, где Ю вЂ” величина смещения точки регистрации сигнала относительно зоны намагничивания, V — скорость перемещения зоны намагничиваi ния относительно поверхности объекта, — заданное максимальное время действия импульсных механических напряжений.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в .частности, к способам измерения механических напряжений в объектах из ферромагнитных материалов.

Известен способ измерения механических напряжений, основанный на определении разности магнитных потоков во взаимно-перпендикулярных направлениях и под углом 45 или

135 к этим направлениям при намаг- ничивании материала, содержащего механические напряжения С13.

Недостатком этого способа является невысокая чувствительность к напряжениям в большинстве конструкционных материалов, особенно легированных. Кроме того, этот способ в основном может быть использован для определения статических или медленно меняющихся напряженйй, посколь 2 ку ддя регистрации кратковременных динамических нагрузок частота перемагничивающего поля должна составлять сотни килогерц, что ведет к снижению эффектквности работы преобразователей, применяемых для реализации способа, за счет влияния вихревых токов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения механических напря жений, заключающийся в локальном намагничивании контролируемого изделия и регистрации величины остаточного магнитного поля магнитных меток, образовавшихся на поверх- 35 ности изделия в результате намагничивания. О величине напряжений в изделии по этому способу судят по величине остаточного магнитного поля ™меток (2 3. 4

Недостатком известного способа является его ограниченная возможность при определении динамических (импульсных) напряжений. Это обусловлено тем, что операции намагни- 45 чивания и измерения осуществляются раздельно во времени. Если в изделии, на поверхности которого предварительно путем намагничивания нанесена магнитная метка появитР 50 ся импульсная нагрузка, то при увеличении напряжений остаточное магнитное поле метки уменьшится до определенного значения, причем величина изменения остаточного магнитного поля будет пропорциональна

55 величине приращения напряжений. Однако при последующем уменьшении напряжений величина .магнитного поля остается без изменения. Таким обпредставляется возможным судить о таком параметре импульсных напряжений, как их длительность. Нолее того, при измерениях по известному способу невозможно определить характер динамической нагрузки, 65

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг. 2 (а, б, в) временные диаграммы, характеризую щие зависимости сигнала И, пропорционального величине остаточного магнитного поля следа на поверхности контролируемого объекта и импульсного сигнала V от вида динамической нагрузки в объекте.

Измерения по способу проводят следующим образом.

Электромагнит 1 постоянного тока (фиг. 1) располагают над поверхностью контролируемого объекта 2. В результате перемещения электромагнита 1 на поверхности объекта 2 образуется непрерывный магнитный след

Величина остаточного магнитного поля следа в месте прохождения одного из полюсов электромагнита 1 (например, среднего при Ш-образной форме магнитопровода) непрерывно регистрируется с помощью магнитного зонда 3 г. точке, расположенной на постоянном расстоянии от зоны намагничивания, т.е. от электромагнита 1. сигнал с магнитного зонда 3 подает1081444 ся на измерительную схему для выделения импульсного сигнала (на фиг.1 не показана), которая может включать, например, детектор и схемы для измерения параметров импульсного сигнала: его амплитуду и длительность. .В случае (фиг. 2а3, когда в объекте действует статическая (постоянная во времени) нагрузка, сигнал 0 имеет постоянную величину, а.импульсный сигнал отсутствует,т.е. ° 9„ „«g . " 10

В случае (фиг. 26), когда в момент времени to в объекте мгновенное увеличение нагрузки, например, пере-. грузка, которая в дальнейшем не изменяется, сигнал 0, пропорциональ- 35 ный величине остаточного поля магнитного следа, уменьшается на некоторую величину, пропорциональную приращению напряжений. Величина уменьшения остаточного магнитного поля одинакова для всей об. ласти магнитного следа, находящейся в момент изменения напряжений между зоной намагничивания и точкой регистрации остаточного магнитного поля. Следовательно,; до тех пор пока. точка регистрации остаточ. ного магнитного поля не переместится вместе с зоной намагничивания на расстояние, равное длине этой области, сигнал 0 будет сохранять минимальное значение. После прохождения этой области магнитного следа через точку регистрации остаточ.ного магнитного поля в процессе ее перемещения вместе с зоной намагни-. чивания величина остаточного магнитного поля восстанавливается до своего первоначального. (до изменения нагрузки) значения. При таком .характере йэменения нагрузки импуль- 40 сный сигнал Uð „" представляет собой прямоугольный импульс, величина которого пропорциональна величине изменения напряжений, а длительность равна t „„ = 6/V. 45

Вслучае (фиг. 28), когда в объекте в некоторый момент времени t1 кроме статической нагрузки появляется импульсная нагрузка, например,. кратковременная перегрузка, длитель- 50 ность которой равна г, сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля, уменьшается на величину, пропорциональную приращению нагрузки. Такое уменьшение сигнала характерно для всей области магнитного следа, находящейся в момент t между зоной намагничивания и точкой измерения. За время действия импульсной нагрузки, которое равно, зона намагничивания переме- О0 щается иа расстояние Vt,,и для этой части магнитного следа, образовавшегося в результате перемещения зоны намагничивания, величина остаточного магнитного поля будет такой же, как и до появления импульсной нагрузки. Однако при прекращении импульсной нагрузки и, следовательно, уменьшении напряжений в объекте до первоначального их значения (до появления импульсной нагрузки) в момент времени величина остаточного магнитного поля для той ,части следа, которая образова лась во время действия импульсной нагрузки, также уменьшается, причем увеличение или уменьшение нагрузки на одинаковую величину приводит к примерно одинаковому уменьшению величины остаточного магнитного поля. В то же время, уменьшение нагрузки не вызывает изменения остаточного магнитного поля для той части магнитного следа, остаточное поле которого уменьшилось при возрастании нагрузки в момент . Таким образом,,сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного ;поля, сохраняет минимальное значение

1 .до тех пор, пока точка измерения остаточного поля не переместится на расстояние, равное 3+VÃ. Следовательно, амплитуда импульсного сигнала пропорциональна величине импульсной нагрузки, а длительность импульсного сигнала в данном случае (фиг.28) равна

Ь-ч имп Ч V

Таким образом, если известны величина смещения точки измерения остаточного магнитного поля относительно зоны намагничивания и скорость перемещения эоны намагничивания V то по результатам измерения длительности импульсного сигнала 1 „ мож" но определить длительность импульсных напряжений

Й

: Г= Ф имп

По сравнению с известным предлагаемый способ измерения импульсных механический напряжений позволяет

:проводить измерение параметров импульсных нагрузок бесконтактным способом а при измерении импульсных нагрузок в движущихся поступательно или вращающихся объектах исключает ся необходимость применения токосьемных систем, что значительно упрощает процесс измерений, сокращает время на подготовку объекта к исследованию.

1081444

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау1,1ская наб, д. 4/5

Заказ 153á/34

Филиал ЛПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Вовчук

Редактор T. Кугрышева Техред Ж.Кастелевич Корректор В Бутяга