Устройство для измерения напряженности магнитных полей в дефектоскопии

 

Изобретение относится к оборудованию для измерения параметров электромагнитных полей. Целью изобретения яЬляется повышение точности измерения напряженности остаточных магнитных полей за счет возможности измерения амплитудных значений напряженности, повышение быстродействия за счет автоматизации определения полярности поля, а также расширение частотного диапазона измерений за счет питания датчика Холла постоянным током. При работе устройства электронные 21 и 23 коммутируют цепи двух накопительных электрических емкостей 26 и 27 таким образом, что первая из них

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 14 А1 (51) 4 G 01 N 27/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Е

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4149081/25-28 (22) 17. 11.86 (46) 23.03.88. Бюл. И- 11 (72) Г.С.Шелихов, И.Г.Викулов,.

А.И.Почкаев, А.Н.Бодров и В.И.Рык (53) 620.179.14(088.8) (56) Магнитоскоп H-1.580. Проспект.

ФРГ, Институт доктора Ферстера, 1969.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ДЕФЕКТОСКОПИИ (57) Изобретение относится к оборудованию для измерения параметров электромагнитных полей. Целью изобретения является повышение точности измерения напряженности остаточных магнитных полей за счет возможности измерения амплитудных значений напряженности, повышение быстродействия за счет автоматизации определения полярности поля, а также расширение частотного диапазона измерений за счет питания датчика Холла постоянным током. При работе устройства электронные ключи

21 и 23 коммутируют цепи двух накопительных электрических емкостей 26 и

27 таким образом, что первая из них (26) периодически заряжается до амплитудного значения напряжения электрического сигнала. На второй емкости

27, заряжаемой от первой, образуется и через согласующий усилитель поступает на индикатор 9 квазипостоянное напряжение, эффективное значение ко" торого пропорционально амплитуде измеряемой напряженности поля, Одновременно положительная и отрицательная составляющие электрического сигнала поступают на определитель 10 полярности, который включает индикацию знака полярности, поля. Для измерения эффективного значения напряженности с помощью переключателя 8 индикатор 9 подключается к интегратору 7, на выходе которого присутствует напряжение, равное проинтегрированному значению сигналов U > и U>. Таким образом,устройство позволяет измерять как амплитудные, таки эффективные значения напряженности поля ° 2 з . п. ф — лы, 3 ил.

1383194

Изобретение относится к области измерения параметров электромагнитных полей, а именно напряженности магнитного поля, и может быть использовано в дефектоскопии для установления режимов намагничивания при неразрушающем контроле изделий, проверки работоспособности и аттестации намагничивающих устройств. 10

Цель изобретения — повышение точности измерения. напряженности остаточных магнитных полей за счет возможности измерения амплитудных значений напряженности, повышение быстродействия за счет автоматизации определения полярности поля, а также расширение частотного. диапазона измерения за счет питания датчика Холла постоянным током. 20

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 -- функциональная схема определителя полярности; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства. 25

Устройство содержит соединенные последовательно блок 1 питания, представляющий собой стабилизированный источник постоянного тока, датчик Холла 2, усилитель 3, блок 4 обработки 30 сигнала, выполненный в виде двух подключенных к выходу усилителя 3 линейных детекторов 5 и 6, предназначенных для пропускания соответственно положительной и отрицательной составляющих напряжения, и суммирующего интегратора 7, переключатель .8 режима измерения и индикатор 9.

К выходам детекторов 5 и 6 подключен определитель 10 полярности, вы- 40 полненный в виде двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных компаратора 11 (12) и блока 13 (14) памяти и дешифратора 15, входы которого под- 45 ключены к выходам блоков 13 и 14 памяти, а его выход, соединенный с индикатором 16 полярности, является выходом определителя 10 полярности, входами которого являются входы ком параторов 11 и 12. К выходу детекто- . 50 ра 6, второму входу интегратора 7, к входу детектора 5 и первому входу интегратора 7 подключен, соответственно первым и вторым входами переЭ

55 ключатель 17 полярности измеряемого сигнала. Устройство содержит также последовательно соединенные сумматор 18, инверсный и прямой входы кото рого соединены, соответственно, с первым и втоРым выходами переключателя 17, дифференциатор 19, первый компаратор 20, первый электронный ключ 21„ второй вход которого подключен к выходу сумматора 18, первый согласующий усилитель 22, второй электронный ключ 23 и второй согласующий усилитель 24, выход которого подключен к второму входу переключателя 8.

K выходу дифференциатора 19 подключен второй компаратор 25, выход которого подключен к второму входу ключа 23. К выходам ключей 21 и 23 подключены, соответственно, накопительные емкости 26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

Датчик Холла 2, питаемый от блока 1 питания, устанавливается в зону действия магнитного поля. Сигнал с датчика Холла 2 усиливается усилителем 3. С выхода усилителя 3 сигнал

U (фиг. 3) поступает на детекторы 5 и 6, первый из которых пропускает лишь составляющую U > положительной полярности, а второй — составляющую П 3 отрицательной полярности.

Для измерения эффективных значений напряженности постоянных и переменных полей переключатель 8 режима измерения устанавливают в положение, при котором индикатор 9 подключен к выходу интегратора 7, При этом с выхода суммирующего интегратора 7 через .переключатель 8 на индикатор 9 ф подается сигнал U, полученный в результате суммирования и последующего интегрирования сигналов U> и U, поступающих, соответственно, на прямой и инверсный входы интегратора 7.

Для измерения амплитудных значений напряженности полей переключатель 8 устанавливают в положение, при котором индикатор 9 соединен с выходом второго согласующего усилителя 24.

Переключатель 17 полярности устанавливают в одно из положений "+", либо " " в зависимости от того, амплитуду какой составляющей сигнала (положительной, отрицательной либо полного сигнала) по условиям измерения следует определить. При этом с детекторов 5 и 6 через переключатель 17 положительная составляющая

U > сигнала U поступает на прямой вход сумматора 18, а отрицательнаяна инверсный вход. На выходе суммато

1383194 ра 18 появляется сигнал U<, который подается на вход дифференциатора 19, на его выходе появляется напряжение

U, пропорциональное первой производной от модуля измеряемой напряжен.5 ности поля. Сигнал U< поступает на компараторы 20 и 25, на выходах которых, соответственно, формируются сигналы U > и По. Прямоугольный импульс сигнала U 7 своим передним фронтом включает ключ 21, который подключает накопительную емкость 26 .к выходу сумматора 18. Емкость 26 заряжaeTca до напряжения U> ° Задний фронт импульса U» совпаданиций по времени с достижением максимума напряжения U,,закрывает ключ 21. В этот же момент ймпульсом Us открывается ключ 23, подключая емкость 27 через согласующий усилитель 22 к емкости 26, заряженной до напряжения, равного амплитуде Ug, В момент окончания изме1 ряемого импульса U > ключ 23 закрывается, и емкость 27 остается заряжен- 25 ной до амплитудного значения U

Применение двух накопительных ем" костей 26 и 27 позволяет сформировать лишенное (в отличие от U ) провалов напряжение U, эффективйое значение

1о которого, равное амплитудному значению измеряемых импульсов, поступает с усилителя 24 на индикатор 9, на шкале которого производится отсчет значения измеряемого поля. В случае измерения выпрямленных или импульсных полей, несущих однополярный сигнал положительной или отрицательной полярности, работа устройства аналогична рассмотренному, но при этом сигнал, поступающий с усилителя 3, проходит только через один из детекторов 5 или 6.

Сигналы U и U> поступают также, соответственно, на компараторы 11, 12 и определитель 10 полярности. Появле45 ние на входе каждого из компараторов

11 и 12 напряжения вызывает его срабатывание, в результате чего на соответствующий блок 13 либо 14 памяти поступает и сохраняется в течение за- 50 данного времени (около 2 с) напряжение логической единицы. В зависимости от того, на каком из входов дешифра-. тора 15 присутствует единица, послед- ний включает на индикаторе 16 знак соответствующей полярности, Если логическая единица поступает только с блока 13 — включается знак. "-", с блока 13 — знак "+", с обоих бло,ков — знак "м"..

Предлагаемое устройство позволяет устанавливать режимы намагничивания при использовании магнитных методов контроля, проверять работоспособность дефектоскопов, проводить периодическую проверку устройств, дающих переменные, выпрямленные или импульсные магнитные поля, при этом измерение полей может быть проведено в амплитудных или эффективных значениях.

Измерение импульсных магнитных полей в амплитудных значениях особенно существенно прн контроле деталей с большим размагничивающим фактором, деталей, выполненных из сталей с большой коэрцитивной силой и высокой остаточной индукцией. Это объясняется тем, что остаточная индукция в изделиях непосредственно связана с амплитудным, а не с эффективным значением намагничивающего поля. Кроме того, устройство позволяет также измерять поля повышенной частоты, которые все более широко используются для контроля изделий методами магнитной дефектоскопии.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напря" женности магнитных полей в дефектоскопии, содержащее последовательно соединенные блок питания, датчик Холла, усилитель, блок обработки сигнала, переключатель режима измерения и индикатор и определитель полярности поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения напряженности остаточных магнитных полей, оно снабжено последовательно соединенными переключателем полярности сигнала, сумматором, дифференциатором, первым компарато-, ром, первым ключом, второй вход которого подключен к выходу. сумматора, первым согласующим усилителем, вторым ключом и вторым согласующим усилителем, выход которого подключен к второму входу переключателя режима, вторым компаратором, вход которого подключен к выходу дифференциатора, а его выход - к второму входу второго ключа, двумя накопительными емкостями, подключенными каждая к выходу соответствующего ключа, и индикатором полярности поля, подключенным к выходу определителя полярности, а блок

1383194

O M, и С Ъ

Фие. 3

Составитель Е;Иванюшенко

Редактор Н.Тупица Техред А.Кравчук Корректор H-Эрдейи

Заказ 1288/40 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 обработки сигнала выполнен в виде двух подключенных к выходу усилителя детекторов и суммирующего интегратора, первый вход которого соединен с выходом первого детектора и первыми входами определителя полярности и переключателя полярности сигнала, вторые входы которых связаны с выходом второго детектора и вторым входом сум-1р мирующего интегратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, определитель полярности выполнен в виде двух Ж

6 > ьЪ идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных компаратора и блока памяти и дешифратора, входы которого подключены к выходам блоков памяти, а его выход является выходом определителя полярности, входами которого являются входы компараторов.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерения, блок питания выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока.