Устройство для магнитошумовой структуроскопии ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий из них и может быть использовано для контроля структуры ферромагнитных материалов после их термической или холоднопластичной обработки, а также для определения содержания отдельных элементов в сплавах. Цель изобретения - повышение надежности контроля - достигается за счет сравнения интегрированного интегратором 9 сигнала преобразователя 5 с заданным диапазоном его изменения. При попадании сигнала в этот диапазон его дифференцируют дифференциатором 18, а амплитуду исследуемого сигнала масштабируют, сравнивают амплитуды положительного и отрицательного дифференцированных импульсов со значениями масштабированных амплитуд и по результату сравнения судят о структуре материала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 27/83

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12 (21) 4297885/25-28 (22) 21.08,87 (46) 15,08.90. Бюл. N. 30 (71) Ижевский механический институт (72) В,С, Поздеев и А.Е, Кайсин (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 655965, кл, G 01 N 27/90, 197 .

Дегтярев А.П. и др. Универсальный структуроскоп "Скиф-100",-Межвузовскио, сборник "Эффект Баркгаузена и его использование в технике", Калинин, 1981, с, 123129, „„ Ц„„1585738 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий из них и может быть использовано для контро. ля структуры ферромагнитных материалов после их термической или холоднопластичной обработки, а также для определения содержания отдельных элементов в сплавах. Цель изобретения — повышение надежности контроля — достигается за счет сравнения интегрированного интегратором

1585738

25

9 сигнала преобразователя 5 с заданным диапазоном его изменения. При попадании сигнала в этот диапазон, сигнал дифференцируют дифференциатором 18, а амплитуду исследуемого сигнала масштабируют, сравИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий из них и может быть использовано для контроля структуры ферромагнитных материалов после их термической,. холоднопластичной обработки, а также для определения содержания отдельных элементов в сплавах.

Цель изобретения — повышение надежности контроля за счет устранения неоднозначности результатов контроля.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — зависимость U<» от

Us»< устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, генератор 2 сигналов воз буждения, регулятор 3 тока, усилитель 4 мощности, преобразователь 5, предварительный усилитель 6, регулируемый усилитель 7, детектор 8, интегратор 9, триггер 10, первый пороговый элемент 11, первый пиковый детектор 12, второй 13 и третий 14 пороговые элементы, N масштабных усилителей, 15-1 — 15-N, N элементов 16-1 — 16-N сравнения, первый усилитель 17, дифференциатор 18, второй усилитель 19, второй 20 и третий 21 пиковые детекторы, N элементов

И 22-1 — 22-N, дешифраторы 23 с N входами, элемент И 24, элемент 25 задержки, форми- 30 рователь 26 импульсов и элемент ИЛИ 27.

Кроме того, на фиг, 1 показан объект 28 контроля, Первый вход триггера 10 является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом генератора 2 сигналов возбуждения, вход питания которого соединен с выходом источника 1 опорного напряжения, а выход через последовательно включенные регулятор 3 тока, усилитель 4 мощности, преобразователь 5, предварительный усилитель 6, регулируемый усилитель 7, детектор 8 и интегратор 9 соединен с входами первого порогового элемента 11 и первого пикового детектора 12, выход которого соединен с входами второго 13 и третьего 14 пороговых элементов и масштабных усилителей 15-1 — 15-N, выходы каждога масштабного усилителя с нечетным номером (15-1, 15-3,...) соединены соответ-:"50 ственно с первыми входами двух элементов нивают амплитуды положительного и отрицательного дифференцированных импульсов со значениями масштабированных амплитуд и по результату сравнения судят о структуре материала. 3 ил.

16 сравнения с нечетными номерами, а выходы каждого масштабного усилителя с четным номером (15-2, 15-4,...) соединены соответственно с первыми входами двух элементов 16 сравнения с четными номерами, выход первого порогового элемента 11 соединен с входами первого усилителя 17 и дифференциатора 18, выход которого соединен с входом второго усилителя 19 и информационным входом второго пикового детектора 20, выход которого соединен с вторыми входами элементов 16 с.номерами

1, 2, 5 и 6, выход. второго усилителя 19 соединен с информационным входом третьего пикового детектора 21, выход которого соединен с вторыми входами элементов 16 сравнения с номерами 3, 4, 7 и 8, а выходы элементов 16 сравнения соединены соответственно с первым и вторым входом элементов И 22-1 — 22-N, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами дешифратора 23, выходы которого являются выходами устройства, а управляющие входы соединены с выходом элемента И 24, входы когорого соединены с выходами второго 13 и третьего 14 пороговых элементов, выход первого усилителя 17 через последовательно включенные элемент 25 задержки и формирователь 26 импульсов соединен со вторым входом элемента ИЛИ 27, первый вход которого соединен с входами сброса пиковых детекторов 12, 20 и 21 и является вторым управляющим входом устройства, а выход соединен с вторым входом триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

С поступлением сигнала "Пуск" триггер

10 устанавливается в единичное состояние и подает разрешающий сигнал со своего единичного выхода на управляющий вход генератора 2 сигналов возбуждения., Генератор 2 сигналов возбуждения формирует импульсы заданной формы (например, треугольной) с одинаковым временем нарастания и спада. Источник 1 опорного напряжения обеспечивает необходимую точность задания и стабильность формируемых импульсов, Регулятор 3 тока задает амплитуду тока перемагничивания в перемагничивающей обмотке преобразователя

1585738 порциональна его времени нарастания и спада и зависит от свойств материала объекта 28 контроля. Амплитуда положительных импульсов запоминается вторым пиковым детектором 20 (фиг; 2г), а амплитуда отрицательных импульсов запоминается третьим пиковым детектором 21 (фиг. 2д).

Усилитель 19 представляет собой инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления. С выходов второго 20 и третьего 21 пиковых детекторов напряже, ние, соответствующее амплитудам дифференцированных импульсов, поступает на вторые входы элементов 16-1 — 16-N сравнения. На выходе элементов 16-1, 16-3„.. напряжение появляется, если амплитуда

5, подключенного через усилитель 4 мощности. Преобразователь 5 взаимодействует своим полем с объектом 28 контроля. Импульсы электродвижущей силы от скачков

Баркгаузена, наведенные в измерительной 5 обмотке преобразователя 5 усиливаются предварительным усилителем 6. Коэффициент усиления предварительного усилителя 6 находится в пределах от 200 до 300. Основное усиление в широком динамическом и 10 частотном диапазонах обеспечивает регулируемый усилитель 7. Верхняя частота регулируемого усилителя 7 регулируется и лежит в пределах от 30 до 100 кГц. Сигнал с выхода регулируемого усилителя 7 детекти- 15 руется амплитудным детектором 8, работающим в линейном режиме, выполненным по двухполупериодной схеме. Выпрямленный сигнал с выхода детектора 8 поступает на вход интегратора 9, с выхода которого 20 сигнал (фиг. 2) поступает на вход порогового элемента 11 и информационный вход. пикового детектора 12. Если величина сигнала, поступающего на вход порогового элемента 11, больше величины заранее за- 25 данного порога д, то на выходе усилителя

17, представляющего собой усилитель-огра, ничитель, формируется прямоугольный импульс, длительность .которого равна времени превышения входного сигнала по- 30 рога д(фиг. 2б). Величину порога д выбирают больше уровня шума, Одновременно напряжение с выхода первого пикового детектора 12 через масштабные усилители 151 — 15-N поступает на соответствующие 35 первые входы элементов 16-1-16-N сравнения. На выходе порогового элемента 11 формируется сигнал, равный разности входного . сигнала и порога, который поступает на вход дифференциатора"1 8. 40 Амплитуда положительного и отрицательного импульса на выходе дифференциатора 18 (фиг. 2в) при заданной величине амплитуды интегрированного сигнала пронапряжения на втором входе больше напряжения на первом входе, а на выходе элементов 16-2, 16-4,... сравнения — наоборот.

Коэффициенты усиления масштабных усилителей выбраны такими, что уровень логической единицы на выходах элементов И

22-1-22-N появляется в том случае, если амплитуда положительных и отрицательных импульсов лежит в пределах напряжений (на фиг. 3 обозначено цифрами 1, II...N), выставляемых с помощью масштабных усилителей..Величину шага напряжений масштабных усилителей выбирают исходя . иэ требуемой точности измерения времени нарастания и спада импульсов, а следовательно, и свойства материала объекта 28 контроля. Число масштабных усилителей выбирают исходя из диапазона изменения величины интегрированного сигнала. Одновременно сигнал с выхода первого пикового детектора 12 поступает на входы пороговых элементов 13 и 14, Уровень логической единицы на выходе второго порогового элемента 13 формируется, если величина входного сигнала больше порогового, а на выходе третьего порогового элемента 14 — в противном случае. Таким образом, на выходе элемента И 24 уровень логической единицы формируется только в том случае, если максимальная величина интегрированного сигнала, а следовательно, и входного сигнала лежит в заранее заданных пределах (в противном случае одной из причин может быть неплотно положенный преобразователь 5 на поверхность объекта 28 контроля). Пороговые элементы 13 и 14 представляют собой компараторы напряжений. С выхода элемента И 21 уровень логической единицы поступает на управляющие входы дешифратора 23 и на одном из выходов устройства формируется уровень логической единицы.

Номер выхода устройства соответствует материалу с определенными свойствами. По отрицательному фронту сигнала на входе формирователя 26 на его выходе формируется импульс, поступающий через элемент

ИЛИ 27 на второй вход триггера 10, в результате чего на выходе триггера 10 устанавливается низкий уровень напряжения, запрещая формирование импульсов на выходе генератора 2.

Установка пиковых детекторов 12, 20 и

21 и триггера 10 s исходное состояние, которому соответствует нулевое значение напряжения на их выходах, осуществляется сигналом, поступающим на вход "Сброс" устройства.

Формула изобретения

Устройство для магнитошумовой структуроскопии ферромагнитных изделий, со1585738 держащее последовательно соединенные источник опорного напряжения, генератор сигналов возбуждения, регулятор тока, усилитель мощности, преобразователь, предварительный усилитель, регулируемый усилитель, детектор, интегратор и первый пиковый детектор, элемент задержки и подключенный к его выходу формирователь импульсов, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что,с целью повышения надежности контроля, оно снабжено вторым и третьим пиковыми детекторами, тремя пороговыми элементами, Nмасштабными усилителями,,N+1 элементами И, 2N элементами сравнения, дифференциатором, двумя усилителями, триггером, элементом ИЛИ и дешифратором с N входами, первый вход триггера является первым управляющим входом устройства, а выход соединен с управляющим входом генератора сигналов возбуждения, вход первого порогового элемента соединен с информационным входом первого пикового детектора, выход которого соединен с входами второго и третьего пороговых элементов и входами масштабных усилителей, выходы каждого масштабного усилителя с нечетным номером соединены соответственно с первыми входами двух элементов сравнения с нечетными номерами, выходы каждого масштабного усилителя с четным номером соединены соответственно с первыми входами двух элементов сравнения с четными номерами, выход первого порогового элемента соединен с входами первого усилителя и дифференци5 атора, выход которого соединен с входом второго усилителя и информационным вхо. дом второго пикового детектора, выход которого соединен с вторыми входами элементов сравнения с номерами (41-3), (4i10 2), где 1-1, 2,..., выход второго усилителя соединен с информационным входом третьего пикового детектора, выход которого соединен с вторыми входами элементов . сравнения с номерами (41-1), (41-4), а выходы

15 элементов сравнения соединены соответственно с первым и вторым входом N элементов И, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами дешифратора, выходы которого явля20 ются выходами устройства, а управляющие входы соединены с выходом (И+1)-го элемента И, входы которого соединены с выходами второго и третьего пороговых элементов, выход первого усилителя соеди25 нен с входом элемента задержки, выход формирователя импульсов соединен с входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входами сброса пиковых детекторов и является вторым управляющиМ вхо30 дом .устройства, а выход соединен с вторым входом триггера.

1585738 а) Фиг. 2

ФмяЗ

Составитель И.Кесоян

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор А.Ревин

Заказ 2324 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1