Магнитошумовое устройство для контроля механических напряжений

 

МАГНИТОШУМОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее генератор тока низкой частоты, подключенную к нему катушку возбуждения преобразователя , намотанную на магнитопровод, два параллельных канала измерения шумов Баркгаузена, состоящие каждый из последовательно соединенных измерительной катушки преобразователя с ферромагнитным сердечником, фильтра и усилителя, и блок автоматики, подключенный к выходам усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, блок автоматики выполнен в виде последовательно соединенных компаратора и исполнительного механизма, а измерительные катущки преобразователя расположены в межполюсном промежутке магнитопровода вдоль его поперечной оси и смещены относительно продольной оси преобразователя на расстояние, не менее диаметра ферромагнитного сердечника. (Л о ел Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEC0Y6ЛИК

SU 11 44

g (sg G 0 l N 27 83

OllNCAHNE HSOBPETEHH

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3573913/25-28 (22) 06;04.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) В. П. Барабан, А. А. Кошелев, А. И. Скиданенко; В. М. Васильев, Ю. В. Жеребцов и А. В. Андрианов (71) Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт технологии машиностроения (53) 620.179.14 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 896387, кл. G 01 В 7/24, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 670879, кл. G 01 N 27/83, 1977. (54) (57) МАГНИТОШУМОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее генератор тока низкой частоты, подключенную к нему катушку возбуждения преобразователя, намотанную на магнитопровод, два параллельных канала измерения шумов

Баркгаузена, состояшие каждый из последовательно соединенных измерительной катушки преобразователя с ферромагнитным сердечником, фильтра и усилителя, и блок автоматики, подключенный к выходам усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, блок автоматики выполнен в виде последовательно соединенных комп аратора и исполнительного механизма, а измерительные катушки преобразователя расположены в межполюсном промежутке магнитопровода вдоль его поперечной оси и смещены относительно продольной оси преобразователя на расстояние, не менее диаметра фер-,д а ромагнитного сердечника.

1104405

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля механических напряжений в ферромагнитных материалах методом шумов Баркгаузена.

Известно устройство для контроля механических напряжений при наличии пластических деформаций, содержащее последовательно соединенные генератор низкой частоты, преобразователь шумов Баркгаузена, фильтр, избирательный усилитель, блоки построения модели круга Мора, управления, запоминания, ввода начальных условий, аналогового решения и индикации.

После обработки детали, например, автоскрепления (дорнования с большими припусками) кольца осуществляют контроль предварительного напряженного состояния путем поиска экстремума эпюры механических напряжений дифференцированием по времени сигнала, поступающего с движущегося вдоль радиуса кольца магнитошумового преобразователя через фильтр и избирательный усилитель на дифференцирующее звено блока модели круга Мора (1) Недостатком устройства является низкая помехоустойчивость, так как вследствие вибраций и релаксационных процессов, сопровождающих движение инструмента, после дифференцирования сигнала фиксируются ложные экстремумы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитошумовое устройство для контроля механических напряжений, содержащее генератор тока низкои частоты, подключенную к нему катушку возбуждения преобразователя, намотанную на магнитопровод, два параллельных канала измерения шумов Баркгаузена, состоящие каждыи из последовательно соединенных измерительной катушки преобразователя с ферромагнитным сердечником, фильтра и усилителя, и блок автоматики подключенный к выходам усилителей. Причем блок автоматики выполнен в виде аналоговых решающих усилителей.

Помехозащищенность устройства выше за счет сравнения в блоке автоматики сигналов эталонной и рабочей измерительных катушек (2) .

Однако устройство не позволяет автоматически фиксировать максимумы напряжений из-за отсутствия исполнительных механизмов и аналоговой формы сигналов на выходе блока автоматики, так как сравнение сигналов в этом блоке осуществляется путем решения аналогового уравнения.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитошумовом устройстве для контроля механических напряжений, содержащем генератор тока низкой частоты, подключенную к нему катушку возбуждения преобразователя, намотанную на магнитопровод, два параллельных канала измерения шумов

Баркгаузена, состоящие каждый из последовательно соединенных измерительной катушки преобразователя с ферромагнитным сердечником, фильтра и усилителя, и блок автоматики, подключенный к выходам усилителей, блок автоматики выполнен в виде последовательно соединенных компаратора и исполнительного механизма, а измерительные катушки преобразователя расположены в межполюсном промежутке магнитопровода вдоль его поперечной оси и смещены относительно продольной оси преобразователя на расстояние, не менее диаметра ферромагнитного сердечника.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — преобразователь шумов Баркгаузена, установленный на контролируемой детали; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — то же, с контролируемой деталью и эпюрами механических напряжений в ней.

Магнитошумовое устройство для контроля механических напряжений содержит генератор 1 тока низкой частоты, соединенный с преобразователем 2 шумов Баркгаузена. Один из каналов измерения шумов

Баркгаузена состоит из последовательно соединенных фильтров 3, усилителя 4 и одного входа компаратора 5. Другой также выполнен из последовательно соединс нных фильтра 6, усилителя 7 и другого входа компаратора 5. Блок автоматики состоит из последовательно соединенных компаратора

5 и исполнительного механизма 8, обеспечивающего включение прямого и обратного хода механизмов, создающих пластическую деформа цию в изделии.

Преобразователь 2 шумов Баркгаузена (фиг. 2 — 4) конструктивно выполнен в виде двух измерительных катушек 9 и 10 с ферромагнитными сердечниками 11 и 12, установленными на контролируемой детали 13 кольцевой формы. Измерительные катушки 9 и 10 расположены в межполюсном промежутке магнитопровода 14, вдоль его поперечной оси 00, а на магнитопроводе намотана катушка 15 возбуждения преобразовател я.

Устройство выполняет функции активного контроля в процессе изготовления деталей, подвергающихся большим пластическим деформациям, путем регистрации момента прохождения экстремума эпюры механических напряжений, совпадающего с границей зон пластических и упругих деформаций, через центр магнитошумового преобразователя 2 (точку В) при его неподвижной установке в том месте, которое должны достичь заданные пластические деформации.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность детали 1 3, установленной на опорноц плите пресса (не показана), помещают запитываемый генератором 1

1104405 тока низкой частоты преобразователь 2 так, чтобы его поперечная ось 00 совпала с радиусом детали 13, а центр преобразователя— с заданным по техпроцессу конечным положением линии границы пластических и упругих деформаций (например, с окружностью радиуса r =74 мм). В процессе дорнования путем осевого перемещения конического дорна (не показано), граница пластических деформаций, а вместе с ней и экстремум эпюры механических напряжений бт (точ- !О ка В, ) перемещаются от внутренней поверхности кольца 13 с радиусом r, =50 мм, соприкасающейся с дорном, до заданного положения, определяемого радиусом г„=75 мм.

При всех текущих положениях экстремума в промежуток между осями сердечников

11 и 12 попадают монотонно изменяющиеся участки эпюр механических напряжений, что всегда соответствует перепаду значений механических напряжений, а следовательно, и различию значений сигналов шумов Баркгаузена с измерительных катушек

9 и 10. И только в момент, когда экстремум достигает середины промежутка между осями сердечников 11 и 12, значения механических напряжений, соответствующие точками Е и F, сравниваются и стают оди- 25 иаковыми сигналы измерительных катушек 9 и 10. Это является условием выработки управляющего сигнала на прекращение —. дорнования (останов прямого хода штосселя и включение его реверса). Сигнал формируется подачей ЭДС шума Баркгаузена с измерительных катушек 9 и 10 через соответствующие фильтры 3 и 6 и избирательные усилители 4 и 7 на компаратор 5, на выходе которого при равенстве входных сигналов вырабатывается импульсный сигнал, который включает исполнительный механизма 8. При этом этот механизм обеспечивает остановку прямого хода дорна и через некоторое время обеспечивает его реверс.

Эксперименты показали, что наибольшая чувствительность устройства к механическим на п ря жен ням получается при расположении измерительных катушек преобразователя относительно его продольной оси NN на расстоянии не менее диаметра ферромагнитного сердечника. При этом локальность контроля можно увеличить за счет выполнения концов сердечников конусными.

Выполнение блока автоматики в устройстве в виде компаратора и исполнительного механизма позволяет получить сигнал управления на исполнительные механизмы в импульсной форме без предварительной и аналоговой обработки сигналов с преобразователя. Расположение измерительных катушек вдоль поперечной оси преобразователя обеспечивает контроль меха нических напряжений в различных точках по радиусу цилиндрических деталей.

1104405 редактор А. Шандор

3а каз 5025/30

Соста вител ь В. Фил и но в

Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Тираж 823 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4