Способ послойного неразрушающего контроля параметров поверхностных слоев ферромагнитных материалов

 

Изобретение относится к измерению электрических и магнитных величин и может быть использовано для послойного анализа структуры и механических напряжений в поверхностных слоях ферромагнитных материалов, а также контроля свойств защитных покрытий. Целью предлагаемого способа является повышение точности за счет исключения влияния спектров фонового шума и шумов аппаратуры. Сущность заключается в том, что перед контролем предварительно определяют зависимость глубины информативного слоя от амплитуды поля перемагничивания, по ней определяют диапазон изменения поля от нуля до величины, при которой указанная глубина достигла предельного значения. В процессе контроля плавно изменяют поле в этом диапазоне, по специальному алгоритму обрабатывают полученную зависимость интенсивности магнитного шума от амплитуды поля, получают функцию распределения шума по глубине, по которой судят о распределении искомого параметра по глубине. 3ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19! (l l) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ слоям.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3791763/24-63 (22) 17.09.84 (46) 07.07.89.Бюл„ Ф 25 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72 ) В .Л .Венгринович, А .П .Дегтерев, С.А.Зубко, В„.В.Клюев и B.Ë,Öóêåðìàí (53) 620,179.14 (088.8) (56) Венгринович В.Л,Определение толщины информативного слоя при шумовой структуроскопии. — Дефектоскопия, 1982, !(- 9.

Авторское свидетельство СГГР (- 1221576, кл. Г nl N 27/83, 1984. (54) ГПОГОБ ПОСЛО!!НОГО НЕРАЗРУ!!1А!(%ЕГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ГЛОЕВ ФЕРРОМАГ! IИТНЫХ МАТЕРИАПОВ (57) Изобретение относится к измере(н(ю электрических и магнитных величин и может быть использовано для послойного анализа структуры и механичеcKHx напряжений и поверхностных

Изобретение относится к измерению электричсских и магнитных величин и может быть использовано для послойного анализа структуры и механических напряжений в поверхностных слоях ферромагнитных материалов, а также контроля свойств защитных покрытий.

Цель изобретения — повышение точности аа счет исключения влияния спектров фонового шума и шумов аппярятуры.

На фиг.1 с:..емятически изображен вариант устройстня для реализации (gI) 0 n I R 33/1 2, " О l И 27/83

2 слоях ферромагнитных материалов, а также контроля свойств защитных покрытий. Целью предлагаемого способа является повышение точности за счет исключения влияния спектров фонового шумя и шумов аппаратуры.Сущность изобретения заключается в том, что перед контролем предварительно определяют зависимость глубины информативного слоя от амплитуды поля перемагничивания, по ней определяют диапазон изменения ноля от нуля до величины, при которой указанная глубина достигла предельного значения °

В процессе контроля плавно изменяют поле в этом диапазоне, по специальному алгоритму обрабатывают полученную зависимость интенсивности магнитного шумя от амплитуды поля, получают функцию распределения шума по глубине, по которой судят о распределении искомого параметра по глубине. 3 ил. способа; на фиг, 2 — примеры зависимости информативного слоя 7. и сигнала Ч магнитошумового преобразователя от амплитуды i тока перемагничивания; на фиг. 3 — восстановленные зависимости плотности интенсивности шума F (i, 7,) при i = 1nn шА и напряжений Qg (Z) от координаты слоя Z °

Приведена также кривая G„ (Z) — истинное распределение напряжений по

Способ осуществляют следующим образом, 1492325

Контр.пируемым участком изделия 1 замыкают магнитную цепь магнитопровода 2 и с помощью обмотки 3 намагни инания, питаемой от генератора 4 с плавно изменяемой амплитудой тока и перестраинаемым диапазоном нарьиронания амплитуды, производят перемагничинание изделия. Плавно изменяют амплитуду i тока перемагничивания н диапазоне от i до 1„„ (фиг.2), где i — нулевое значение тока или величина тока, сооткетстнующая пороговому значению поля, при котором интенсивность шума становится отлич- 15 ной от нуля, i — величина тока, соответствующая предельному полю, .выше которого 7. практически не воз о растает.

Диапазон изменения 1. — i уста- 20 нанлинается перед контролем путем анализа экспериментального графика

7. (i). На фиг.2 (кривая а) показан пример этой занисимости для преобразователя ф 6,5 мм и материала изде- 25 лия — стали У10..

Зависимость Е (т) устанавливается н предварительных экспериментах для данного преобразователя по следующей методике. Накладной преобразователь 30 устанавливают на пластинку со стороны слоя, подвергнутого закалке (объемной или лазерной)„ Другая сторона пластины не подвергнута обработке, Интенсивность myMa от закаленной стороны пластины при ее перемагничивании намного меньше интенсивности шума н основном металле, Толщина закаленного слоя — порядка 1 мм, примерно равна предельной глубине 40 контроля. Меняя амплитуду поля перемагничинания от нуля до предельного значения, измеряют зависимость U(i).

Затеи электролитической полировкой удаляют верхний слой до толщины h.

Повторно снимают зависимость U(i).

Эти операции повторяют вплоть до полного стравливания закаленного слоя. По мере удаления закаленного слоя кривые 11(1.) приближаются к кривой (i), полученной на основном металле. Имея набор кривых >(i), строят зависимости U от h при различных помехах i н логарифмических координатах Получают линейные зависимости, тангенсы угла наклона которых равны 7, . Затем строят зависимости 7,,(i). Особенность этих зависимостей н том, что они немонотонны. По этому для одно з нач ности pemeния амплитуду поля следует ограничить диапазоном

11ри изменении амплитуды тока перемагничинания в преобразователе S возникает шумовой процесс, параметры которого, в частности интенсивность шума, изменяются по мере изменения тока i, 1 1ум в преобразователе 5 усиливается широкополосным усилителем 6 и после прохождения через фильтр 7 низких частот поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, с выхода которого сигнал

U в цифровом виде, пропорциональный интенсивности высокочастотной составляющей шумового процесса в преобразователе 5 при фиксированном значении тока i поступает на вход микропроцессора 9. Пример зависимости

U(i) приведен на фнг.2 (кривая б).

До начала .контроля в память микро- процессора 9 заносится зависимость

Е < (i) (фиг,2, кривая а).

Интенсивность высокочастотной составляющей шумового процесса в накладном преобразователе 5 может бьггь выражена формулой

-z./г l 1

V(i) = F (i, 7)е дl, (1) о где Z — глубина залегания слоя, отсчитываемая от поверхности изделия; (i 7.) — зависимость плотности интенсивности магнитного тума в материале от глубины слоя и амплитуды тока перемагничиваник;

7. (1) и

11 ) — описанные функции, экспериментально определяемые.

В микропроцессоре 9 осуществляется обращение преобразования (1). Оно может быть выполнено, например, путем разложения функций U(i) и 7. (i) н степенные ряды и вычисления коэффициентов степенного ряда, аппроксимирующего функцию F>(i, 7,). С выхода микропроцессора 9 снимается функциональная зависимость, характеризующая распределение F>(i 7,).Ток может быть оптимизирован. Тогда с выхода микропроцессора 9 снимается эанисимость F (7,) при i = const.

1!ример восстановленной по данным фиг.2 зависимости Е„,(7,)i„ = 100 мА

5 1 4923 приведен на фиг.З (кривая Ь). Эта зависимость поступает на вход микропроцессора 10.

Перед контролем в память микропроцессора 10 заносится в цифровом виде

5 зависимость плотности интенсивности шума от механических напряжений

У (б ) для данного материала, определяемая экспериментально. В микропроцессоре 10 в процессе контроля иэ зависимостей Рц,(7.)i = const и F (G) вычисляется функциональная зависимость (ь (Z » которая воспроиэводит1 ся дисплеем 11. Пример восстановленной по кривой F+(Z)iÄ 100 мА зависимости G (Z) приведен на фиг.З (кривая с). На кривой d (фиг.3) показано истинное распределение напряжений по глубине. Дополнительно на 2О дисплей 11 (фиг.1) могут быть выведены альтернативно все используемые перед и в процессе контроля эависи" мости

Формула из обретения

Способ послойного неразрушающего контроля параметров поверхностных

25 6 слоев ферромагнитных материалов,включающий перемагничиваыие изделий переменным магнитным полем, регистрацию шумов Баркгауэена и определение искомого параметра материала по параметрам шума, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния спектров фонового шума и шумов аппаратуры, измеряют зависимость интенсивности

Ч шума от амплитуды поля перемагничивания i при изменении амплитуды этого поля от нуля до величины,соответствующей предельной глубине инп1 формативного слоя Z и иэ выражео ния где Z — глубина залегания слоя;

F> - плотность параметра шума в слое;

7, (i) — предварительно снятая за0 висимость глубины информативного слоя от амплитуды поля перемагничивания, определяют параметры шума, соответствующие данному слою.

1492325

-zo

-ro

Составитель Г.Старостина

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Редактор И.Горная

Заказ 3874/49 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101