Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости движущихся ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей за счет частичного перемагничивания изделий с учетом их свойств. Устройство снабжено размагничивающей катушкой (РК) , расположенной на пути движения контролируемых изделий между намагничивающей системой и из- , мерительным преобразователем, источником постоянного тока, подключенным к РК, третьим ключом, включенным меж- ЛУ вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора , четвертым компаратором (К), подключенным к ИП, пятым и шестым К, подключенными к выходу интегратора, RS-триггером, установочные входы которого подключены к выходам второго и пятого К, а выход - к знаковому входу цифрового К. Кроме того, устройство снабжено двумя логическими элементами (ЛЭ) И, четырьмя ЛЭ ИЛИ, ЛЭ ИЛИ-НЕ, инвертором и одновибратором. Снабжение устройства блоками и соответствующее их включение обеспечивает частичное размагничивание или перемагничивание контролируемых изделий (в зависимости от их свойств) и измерение величины и знака остаточного магнитного потока в них. Тем самым обеспечивается повышение достоверности контроля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей. 2 ил. (Л

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ъ асе 01) ГОСУДМ СТВЯННЫй Н0МИТЯТ

ПО ИЗОИ ЕИНИЯМ И (ЛНРЫТИВм

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1580238 (21) 4787497/28 (22) 31.01.90 (46) 07.06.92. Бюл. N 21 (71) Институт прикладной физики

АН БССР и Центральное конструкторское бюро с опытным производством

АН БССР (72) С.Г.Сандомирский, В.Л.Цукерман,, М.А,Мельгуй и И.И.Линник (53) 620 ° 179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1580238, кл. G О1 N 27/80, 1990.

Горкунов Э.С. Устойчивость состояния остаточной намагниченности термически обраЬотанных сталей к воздействию магнитных и электромагнитных полей и температуры. - В кн.: Структурно-Фазовые превращения в металлах.

Проблемы прочности и пластичности.

Сб. научных трудов УНЦ АН СССР. Свердловск, 1987, с. 111-129. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ДВИЖУЦИХСЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости движущихся Ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых слаболегированных

Изобретение относится .к неразрушающему контролю .материалов и изделий, . в частности к области контроля твердости движущихся Ферромагнитных изде" цц с 01 и 27/80 27/ а

2 сталей за счет частичного перемагничивания изделий с учетом их свойств.

Устройство снабжено размагничивающей катушкой (РК), расположенной на пути движения контролируемых изделий между намагничивающей системой и измерительным преобразователем, источником постоянного тока,. подключенным к PI<, третьим ключом, включенным между вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора, четвертым компаратором (К), подключенным к ИП, пятым и lUecfblM К, подключенными к выходу интегратора, RS-триггером, установочные входы которого подключены к выходам второго и пятого К, а выход — к знаковому входу цифрового K. Кроме того, устройство снабжено двумя логическими элементами (ЛЭ) И, четырьмя ЛЭ ИЛИ, ЛЭ

ИЛИ-НЕ, инвертором и одновибратором.

СнаЬжение устройства блоками и соответствующее их включение обеспечивает частичное размагничивание или перемагничивание контролируемых изделий

{в зависимости от их свойств) и измерение величины и знака остаточного магнитного потока в них. Тем самым обеспечивается повышение достовернос- © ти контроля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей.

2 ил. лий, и является уосвершенствованием устройства по авт. св. Ю 1580238.

Известно устройство для электромагнитного контроля движущихся ферро30

35 к

3 1 магнитных изделий, содержащее намагничивающую систему, измерительный преобразователь, первый ключ, первый компаратор, интегратор, второй компаратор, третий компаратор, первый логический элемент И, первый логический элемент ИЛИ, второй ключ, источ" ник опорного напряжения, первый инвертор,второй логический элемент ИЛИ, генератор импульсов постоянной частоты, второй логический элемент И, счетчик, первый формирователь короткого импульса, второй инвертор, второй формирователь короткого импульса, цифровой компаратор, блок регистрации, направляющий желоб, Инвертор, первый логический элемент И, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент И, счетчик,. цифровой компаратоо и блок регистрации соединены последовательно. Измерительный преобразователь, первый ключ, интегратор и второй компаратор соединены последовательно и подключены к вто,рому входу первого логического элемента И, третий компаратор включен между выходом интегратора и вторым входом первого логического элемента

ИЛИ, первый компаратор включен между выходом измерительного преобразователя и вторым (управляющим) входом первого ключа, второй логический элемент ИЛИ своими входами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом - к третьему (управляющему) входу интегратора, к выходу второго компаратора подключены также первый формирователь короткого импульса, выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй инвертор, выход которого подключен к входу второго формирователя короткого импульса, выход которого подключен ко второму (управляющему) входу цифрового компаратора, источни опорного напряжения подключен к второму входу интегратора через второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ, генератор постоянной частоты подключен к второму входу второго элемента И.

Намагничивающая система представ" ляет собой, например, намагничивающую катушку, охватывающую направляю" щий желоб и включенную в цепь источника постоянного тока. Измерительный преобразователь представляет собой, . например, круглую индукционную катуш

39273 4 к у, охватывающую направляющий желоб и расположенную за намагничивающей системой по ходу движения контролируемых изделий ° Напряжения прямого и обратного срабатывания первого компаратора практически равны и равны напряжению общей шины устройства. Напряжение прямого срабатывания второ10 го компаратора установлено равным

U, Величина этого напряжения опредеI ляет помехозащищенность устройства и нижнюю границу. диапазона измерения вольт-секундных площадей однополярных ,импульсов информационного сигнала.

Напряжение обратного срабатывания второго компаратора установлено равным напряжению общей шины устройства, напряжение прямого срабатывания третьего компаратора устанавливается равным Uq. Величина напряжения U> выбирается из условия U > U, но меньше напряжения насыщенйя ий егратора.

Напряжение обратного срабатывания

25 третьего компаратора установлено равным U . Величина напряжения U< выбирается из условия U p U ) О, Недостатком известного устройства является низкая достоверность контро° ля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей. Механические свойства (твердость) таких изделий, как правило, однозначно определяются качеством термообработки (температурой отпуска). Магнитный же параметр (величина остаточного магнитного потока в изделии после намагничивания до состояния, близкого к магнитному насыщению), измеряемый известным устройством, обычно для изделий из этих материалов не имеет однозначной зависимости с температурой отпуска во всем диапазоне ее возможного изменения, поэтому контроль изделий из этих материалов не может быть с высо" кой достоверностью осуществлен известным устройством. Между тем для широ" кого класса материалов (среднеуглеродистые слаболегированные стали и др.) однозначная зависимость между

5р механическими свойствами и величи" ной остаточной индукции изделий наблюдается лишь после их частичного .размагничивания или перемагничивания магнитным полем заданной величины.

Реализовать возможность частичного размагничивания или перемагничивания контролируемых изделий магнитным полем заданной величины после намагничивания до состояния, близко17

39273 го к магнитному насыщению, и измерения величины и направления остаточного магнитного потока в изделиях после такого режима намагничивания известное устройство, не позволяет.

Цель изобретения - повышение достоверности при контроле изделий из среднеу леродистых слаболегированных .сталей за счет частичного перемагничивания изделий с учетом их свойств.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными размагничивающеи . катушкой, расположенной между намагничивающей системой и измерительным преобразователем, и источником постоянного тока, последовательно соединенными одновибратором, подключенным к выходу второго формирователя короткого импульса, и третьим логическим элементом И, выход которого подключен к первому ключу и второму логическому элементу ИЛИ, последовательно соединенными четвертым компаратором, подключенным к измерительному преобразователю, третьим инвертором, четвертым логическим элементом И и логическим элементом ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому логическому элементу И, а выход соединен с вторым входом третьего логического элемента И, третьим логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами первого и четвертого компараторов и третьим входом третьего логического элемента И, пятым компаратором, включенным между выходом интегратора и вторым входом четвертого логического элемента И, четвертым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами второго и пятого компараторов и входами второго логического элемента ИЛИ, первого формиро" вателя короткого импульса и второго . инвертора, последовательно соединенными шестым компаратором, подключенным к выходу интегратора, пятым логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, и третьим ключом, включенным между вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интеграто-. ра, шестым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами пятого и первого логических элементов ИЛИ и вторым входом второго логического элемента И, и RS-триггером, включенным между выходами второго и пятого компараторов и знаковым входом цифрового компаратора.

Снабжение устройства источником опорного тока и размагничивающей катушкой, соединенных между собой и расположенных на пути движения контролируемых изделий между намагничивающей катушкой и измерительным l0 преобразователем, обеспечивает частичное размагничивание или перемагничивание (в зависимости от свойств изделий и величины размагничивающего поля) контролируемых изделий. Снабжение уст15 ройства остальными дополнительными блоками и соответствующее их включение обеспечивает измерение величины и знака остаточного магнитного потока в контролируемых изделиях, причем, 0 как и в известном устройстве, результат измерения поступает на блок регистрации (и исполнительный механизм) когда контролируемое изделие еще находится в измерительном преобразователе. Тем самым обеспечивается повышение достоверности контроля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей, у которых однозначная ,зависимость величины остаточного магнитного потока в изделиях с их твер-З0 фостью наблюдается лишь после частич1ного размагничивания (перемагничивания) постоянным полем после намагничивания изделий до состояния, близкого к магнитному насыщению.

З5 На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 -«временные диаграммы его работы эпюра

E<(t) соответствует временной диаграмме напряжений на выходе и-го блока

40 в процессе работы устройства .

Устройство содержит намагничивающую систему 1, измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, первый компаратор 4, .интегратор 5, второй

6 и третий 7 компараторы, первый логический элемент И 8, первый логический элемент ИЛИ 9, второй ключ 10 источник 11 опорного напряжения, первый инвертор 12, второй логический

50 элемент ИЛИ 13, генератор 14 импульсов постоянной частоты, второй логи ческий элемент И 15, счетчик 16, первый формирователь 17 короткого импульса, второй инвертор 18, второй

55 формирователь 19 короткого импульса, цифровой компаратор 20, блок 21 регистрации. Позициями 22 и 23 обозначены контролируемые изделия>24 - направляющий желоб.

7 1739273

Устройство содержит также размагничивающую катушку 25, источник 26 постоянного тока, третий ключ 27, четвертый компаратор 28, пятый компаратор 29, шестой компаратор 30, RSтриггер 31, третий 32 и четвертый 33 логические элементы И, третий 34, четвертый 35, пятый 36 и шестой 37 логические элементы ИЛИ, логический элемент ИЛИ-HE 30, третий инвертор

39 и одновибратор 40, Размагничивающая втулка 25 расположена на пути движения контролируемых изделий 22 и 23 между намагничивающей системой 1 и измерительным преобразователем 2 и соединена с источником постоянного. тока так, что создаваемое ею магнитное поле по оси направляющего желоба 24 направлено навстречу магнитному полю намагничивающей системы 1, Измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, интегратор 5, второй компаратор 6, первый логический элемент И 8, первый логический элемент ИЛИ 9, шестой логический элемент ИЛИ 37, второй логический элемент И 15, счетчик 16, цифровой компаратор 20 и блок 21 реги страции соединены последовательно.

Первый компаратор 4, третий логичес.кий элемент ИЛИ 34, третий логический элеменг И 32 по своему третьему входу соединены последовательно и включены между измерительным преобразователем 2 и вторым (управляющим) входом первого ключа 3. Первый инвертор 12 включен между выходом первого компаратора 4 и вторым входом первого логического элемента И 8. Третий компаратор 7 включен между выходом интегратора 5 и вторым входом перво-., го логического элемента ИЛИ 9. Четвертый компаратор 28, третий инвертор 39, четвертый логический элемент И 33, пятый логический элемент

ИЛИ 36 соединены последовательно и включены между измерительным преобразователем и вторым входом шестого логического элемента ИЛИ 37, Второй вход третьего логического элемента

ИЛИ 34 подключен к выходу четвертого компаратора 28. Входы пятого компаратора 29 и шестого компаратора 30 подключены к выходу интегратора 5, а выходы - соответственно к вторым входам четвертого логического элемента И 33 и пятого логического элемента ИЛИ 36. Источник 11 опорного на" пряжения выполнен двухполярным, Второй 10 и третий 27 ключи вклюцены между разнополярными выходами источника 11 опорного напряжения и

5 вторым входом интегратора 5. Вторые (управляющие) входы второго 10 и третьего 27 ключей подключены соответственно к выходам первого логического элемента ИЛИ 9 и пятого логического элемента ИЛИ 36. Первые входы RSтриггера 31 и четвертого логического элемента ИЛИ 35 объединены и подключены к выходу второго компаратора

6, а их вторые входы объединены и подключены к выходу пятего компаратора 29. Выход четвертого логического элемента ИЛИ 35 подключен к второму входу второго логического элемен" та ИЛИ 13, первый вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И 32, а выход - к третьему (управляющему) входу интегратора 5.

Первый формирователь 17 короткого импульса включен между выходом четвертого логического элемента ИЛИ 35 и установочным входом счетчика 16.

Последовательно соединенные второй инвертор 18 и второй формирователь 1 9 короткого импульса вклюцены между вы ходом четвертого логического элемента ИЛИ 35 и вторым (управляющим) вхо- дом цифрового компаратора 20, к знаковому входу которого подключен выход RS-триггера 31. Генератор 14 импульсов постоянной частоты подключен

35 к второму входу второго логического элемента И l5. ОдноЬибратов, 40 включен между выходом второго Формирователя 19 короткого импульса и Фч орым входом третьего логического элемента

40 И 32. Входы логического элемента

ИЛИ-НЕ 38 подключены соответственно к выходам первого логического элемент та И 8 и четвертого логического элемента И 33, а выход — к первому вхо4% ду третьего логического элемента

И 32.

Напряжения прямого и обратного срабатывания пятого 29 и шестого 30 компараторов целесообразно устанав50 ливать равными по величине и противоположными по знаку напряжениям прямого и обратного срабатывания соответственно второго 6 и третьего 7 ком параторов. Направление срабатывания четвертого компаратора.20 необходимо установить противоположным направлению срабатывания первого компаратора 4.

Устройство работает следующим образом.

9 17

Намагничивающая система 1 создает на пути движения контролируемых изделий магнитное поле, двигаясь сквозь которое контролируемые изделия 22 и

23 намагничиваются до состояния, близ кого к магнитному насыщению. Выйдя из эоны действия намагничивающего по .ля намагничивающей системы 1, контро" йируемые изделия движутся дальше в намагниченном состоянии и попадают под воздействие размагничивающего поля:, создаваемого на пути их движения вдоль направляющего желоба 24 размагничивающей катушкой 25, по которой протекает постоянный ток от источника

26. величина размагничивающего тока устанЪвпивается, исходя из результатов предварительно проведенных исследований, такой, чтобы абеспечить в зависимости от контролируемых свойств изделий их частичное размагничивание или перемагничивание в противоположном направлении. Выходя из зоны действия размагничивающего поля размагничивающей катушки 25, контролируемые изделия 22 и 23 движутся дальше вдоль направляющего желоба 24 и воздействуют на измерительный преобразователь 2.

Последний может представлять собой круглую индукционную катушку или более сложную систему катушек. В исходном состоянии напряжение на выходе измерительного преобразователя 2 равно нулю. Поэтому первый 4 и четвертый

28 компараторы находятся в исходном состоянии и на их выходах присутствует потенциал логический "0", который через третий логический элемент ИЛИ

34 и третий логический элемент И 32 блокирует первый ключ 3.

С выхода третьего логического элемента И 32 потенциал логический

"0" поступает также на первый вход второго логического элемента ИЛИ 13, на втором входе которого также присутствует потенциал логический "0", с выхода четвертого логического элемента ИЛИ 35, на входы которого потенциал логический "0" поступает с выходов второго 6 и пятого 29 компараторов, которые находятся в исходном состоянии. Поэтому интегратор 5 заблокирован по своему третьему (управляющему) входу напряжением логического "0" с выхода второго логического элемента ИЛИ 13. Напряжение на выходе заблокированного интегратора 5 не изменяется со временем и равно нулю. Поэтому второй 6, третий

39273 1О

7, пятый 29 и шестой 30 компараторы находятся в исходном состоянии, т.е. на выходах присутствует потенциаллогический "0". Второй 10 и третий

27 ключи закрыты. Одновибратор 40 находится в исходном состоянии и потенциал логическая "1" с его выхода поступает на второй вход третьего логического элемента И 32. Импульсы электромагнитных помех (не показаны). возникающие на выходе измерительного преобразователя 2, .в зависимости от их полярности превышают пороги прямого срабатывания первого компаратора 4 или четвертого компаратора 28, переводя их (не одновременно, а поочередно) . во включенное, а затем в выключенное состояние. Высокий уровень напряжения (логическая "1") с выхода первого 4 или четвертого 28 компаратора через третий логический элемент ИЛИ 34 и третий логический элемент И 32 поступает на второй (управляющий) вход первого ключа 3 и открывает его. Одновременно этот высокий уровень напряжения через вто=рой логический элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. Однополяр- .ный импульс сигнала помехи начинает

ЗО интегрироваться интегратором 5. Од нако напряжение на интеграторе 5 не успевает достигнуть напряжения прямого срабатывания второго компаратора 6 (или пятого компаратора 29). По-.

35 этому когда импульс сигнала помехи возвращает компаратор 4 (или четвертый компаратор 28) в исходное состояние, низкий уровень напряжения с выхода этого компаратора закрывает

40 первый ключ 3 и блокирует интегратор

5,т.е. возвращает его в исходное состояние. Так как ни один из компараторов 6, 7, 29 и 30, подключенных к выходу интегратора 5, не срабатывает, 45 запуска счетчика 16 и цифрового компаратора 20 не происходит.

Таким образом, устройство обеспечивает помехозащищенность от импульсных электромагнитных помех. k:îíòðo. 50 лируемые изделия 22 и 23, двигаясь вдоль направляющего желоба 24, вступают so взаимодействие с измерительным преобразователем 2 и индуцируют на .его выходе ЭДС f <(t) (Фиг. 2) . В у зависимости от направления остаточной намагниченности в изделии полярность первой полуволны двухполярного импульса индуцированной ЗДС может быть положительной (интервал времени (а, 11 173

t )) или отрицательной (интервал вреi мени ft($ tf9 ) °

Рассмотрим работу устройства в случае, когда первая полуволна индуцированной ЭДС положительна. Условно будем считать, что этот случай соответствует движению сквозь измерительный преобразователь изделия, направ.ление остаточной намагниченности в котором соответствует первоначальному, . т,е. направлению магнитного поля в -амагничивающей системе 1. Воздействие размагничивающего поля размагничивающей катушки 25 лишь уменьшает величину остаточной намагниченности, но не изменяет ее направления. В момент времени t (фиг. 2), когда ЭДС

P (t) превышает порог срабатывания

z первого компаратора 4, этот компаратор 4 срабатывает, переходит во включенное состояние и высоким уровнем потенциала со своего выхода через третий логический элемент ИЛИ 34 и третий логический элемент И 32 открывает первый ключ 3 и через второй логический элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. ЭДС Е () поступает на первый вход интегратора 5 (на втором входе которого при этом присутствует нулевой потенциал с выходов закрытых второго 10 и третьего

27 ключей) и интегрируется на нем.

Одновременно высокий потенциал с выхода первого компаратора 4 инвертируется первым инвертором 12 и блокирует первый логический элемент И 8.

Напряжение j<(t) на выходе интегратора 5 изменяется по закону

1 с (g)= — 1 p (t)dt, t) где К - постоянная интегрирования интегратора 5.

В момент времени t (фиг. 2) напряжение f>(t) превышает (по абсолютной величине) порог - Б 1 прямого сра" батывания второго компаратора 6 и этот компаратор переходит во включенное состояние. Высокий потенциаллогическая "1" с выхода второго компаратора 6 устанавливает RS-триггер . 31 в состояние, соответствующее знаку

"+" измеряемого значения магнитного потока. Сигнал "+" с выхода RS-триг» гера 31 поступает на знаковый вход цифрового компаратора 20. Сигнал логическая "1" с выхода второго компаратора 6 через четвертый логический

9 73 12 элемент ИЛИ 35 поступает на второй вход второго логического Элемента

ИЛИ 13, а также на первый вход первого логического элемента И 8, кото- рый в этот момент времени уже блокирован по своему второму входу низким уровнем напряжения с выхода первого инвертора 12. По перепаду напряжения

10 логический "0" - логическая "1" на выходе второго компаратора 6 в момент времени t, который поступает через четвертый логический элемент

ИЛИ 35 на вход первого формирователя

17 короткого импульса, этот формирователь 17 формирует импульс "Сброс" (фиг. 2), который устанавливает счетчик 16 в исходное состояние. Интегратор 5 продолжает интегрировать на> пряжение Ez(t) и в момент времени > напряжение (с) на его выходе превышает (по абсолютной величине) напряжение - U прямого срабатывания третьего компаратора 7.

0 момент времени t третий компаратор 7 срабатывает, и на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения, который через первый логический элемент ИЛИ 9 открывает. второй ключ 10 и также. через шестой

З0 логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15 (импульсы от генератора 14 импульсов постоянной частоты начинают поступать в счетчик 16). Напряжение -0р с перЗ5 вого выхода источника 11 опорного напряжения через открытый второй ключ 10 поступает на второй вход ин-. тегратора 5 и начинает интегрироваться на нем одновременно с напря40.жением E (t). Величина напряжения

-U „на выходе источника 11 опорного напряжения устанавливается заведомо большей возможной амплитуды ЭДС E<(t) а его полярность устанавливается

4 противоположной полярности однополярного импульса ЭДС f (t), пропускаемого через первый ключ 3 на интег-. ратор 5 а. течение интервала времени

t J. Поэтому напряжение g (t)

50 на интеграторе 5 начинает уменьшатьcR и в момент времени ty становится меньше (по абсолютной величине) напряжения -U обратного срабатывания третьего компаратора 7. 8 момент вре мени tg третий компаратор 7 возвра" щается в исходное состояние, блокирует второй логический элемент И 15 и закрывает второй ключ 10. Импульсы от генератора 14 импульсов постоян17392 ной частоты перестают поступать в счетчик 16. Интегратор 5 продолжает интегрировать лишь ЭДС E<(t) до тех пор., пока напряжение C<(t) на его выходе снова (в момент времени t5 на

5 фиг. 2) не превысит (по абсолютной величйне) порог прямого срабатывания третьег)о компаратора 7.

Процесс прямого и обратного сра" батыванищ третьего компаратора 7 может повторяться при работе устройства неограниченное число раз, в данном случае три,раза - в течение интервалов времени, ty), Pt5; t< j, (1, J (фиг. 2) . ч течение этих интервалов времени на интеграторе 5 наряду с интегрированием ЭДС f (t) происходит интегрирование напряжения - 0 „, а в счетчик 16 поступают импульсы по- 20 стоянной частоты f от генератора 14 °

В момент времени t ЭДС gz(t) меняет знак и вызывает обратное срабатывание первого компаратора 4. Низкий уровень напряжения (логический "0") с выхода компаратора 4 инвертируется первым инвертором 12 и разблокирует первый логический элемент И 3, высокий потенциал с выхода которого инвертируется логическим элементом ИЛИНЕ 38 и блокирует третий логический

30 элемент И 32, закрывая тем самым ключ 3. Несмотря на то, что в момент времени t происходит также и прямое срабатывание четвертого компаратора

28 (фиг. 2), высокий потенциал с его 35 выхода, проходя через третий логический элемент ИЛИ 34, попадает на заблокированный третий логический элемент .И 32 и не может открыть первый ключ 3, который остается в закрытом 40 состоянии. Высокий потенциал с выхода первого логического элемента И 3 в момент времени через первый логический элемент ИЛИ 9 открывает второй ключ 10 и также через шестой 45 .логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15.

Интегратор 5 поддерживается в это время во. включенном состоянии высоким уровнем напряжения с выхода второго 50 компаратора 6 через четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логический элемент ИЛИ 13.

Напряжение -U „ с первого выхода источника 11 опорного напряжения через открытый второй ключ 10 поступает на второй вход интегратора 5 и интегрируется на нем, а импульсы посто

73 14 янной частоты f от генератора 14 че" рез разбло;ированный второй логический элемент И 15 поступают в счетчик

16. Напряжение на выходе интегратора

5 уменьшается (по абсолютной величине). В том случае, когда момент времени t приходится на один из интер9 валов времени, когда второй ключ 10 открыт, а второй логический элемент

l1 15 разблокирован высоким уровнем напряжения с выхода третьего компаратора 7, такой режим работы устройства сохраняется и после возвращения третьего компаратора 7 в исходное состояние и продолжается до тех пор, пока в исходное состояние не установится второй компаратор 6 (т.е. пока напряжение на выходе интегратора

5 не будет равным нулю — момент времени с, на Фиг. 2). При этом низкий уровень напряжения с выхода второго компаратора 6 через первый логический элемент И 8 и первый логический элемент ИЛИ 9 закрывает второй ключ

10, а через шестой логический элемент

ИЛИ 37 блокирует второй логический элемент И 15.

Импульсы постоянной частоты и с выхода генератора 14 прекращают поступать в счетчик 16. Низкий уровень напряжения с выхода второго компаратора 6 также через четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логи-. ческий элемент ИЛИ 13 блокируют интегратор 5. По перепаду напряжения ло" гическая "1" - логический "0" на выходе четвертого логического элемента ИЛИ 35 в момент времени „к (фиг,2) проинвертированному вторым инвертором

18, второй формирователь 19 коротко" ,го импульса формирует импульс (фиг.2) по которому цифровой компаратор 20 сравнивает число N, записанное в счетчике 16, с предварительно установленными пределами годности контролируемых изделий по измеряемому параметру (с учетом знака "+" измеренного значения магнитного потока) и в зависимости от результатов сравнения подает соответствующую команду на олок 21 регистрации (и не показан,ный на функциональной схеме исполнительный механизм). Короткий импульс с выхода второго формирователя 19 короткого импульса в момент времени ;„- поступает на вход одновибратора

40 и вызывает его срабатывание - на выходе одновибратора на заданное вре15 17 мя (. 0,1 с) устанавливается потен.циал логический "0", который через третий логический элемент И 32 блокирует на это время первый ключ 3 и интегратор 5 (интервал срабатывания одновибратора 40 соответствует на ф г.2 интервалу времени ) t ®, tqzj). По этому предложенное устройство не îñóществляет измерения второй полувол ны (интервал I t>, ецg) ЭДС f<(t).

Результат измерения записан в счетчике. 16 и осуществляют его сравнение с заданным порогом годности в компараторе 20 еще в то время, когда кон тролируемое изделие находится в измержельном преобразователе 2. Точность и диапазон измерения величины остаточного магнитного потока в изделии соответствуют параметрам известного устройства. В момент времени t (фиг. 2}, когда одновибратор 40 возвращается в исходное состояние, устройство в целом устанавливается в исходное состояние и готово к контролю следующего иэделия.

Пусть остаточная намагниченность в следующем изделии имеет противоположное направление по отношению к направлению намагничивающего .поля в намагничивающей системе 1 ° Этот слу". чай соответствует таким свойствам материала контролируемого изделия, при которых в размагничивающем поле размагничивающей катушки.25 происходит перемагничивание контролируемого изделия 23 в направлении, противоположном направлению поля в намагничивающей системе 1. В этом случае

ЭДС измерительного преобразователя 2 (фиг. 2) начинается с однополярного импульса (интервал L t,>, t< )), по.лярность которого отрицательна. В момент времени t<> четвертый компаратор 28, переходит во включенное состояние и высоким уровнем потенциала со своего выхода через третий логический элемент ИЛИ 34 и третий логический элемент И 32 открывает первый ключ 3 и через второй логичес кий элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. ЭДС fz(t) поступает на первый вход интегратора 5 и интегрируется на нем. -Одновременно высокий потенциал с выхода четвертого компаратора 20 инвертируется третьим ин-" вертором 39 и блокирует четвертый логический элемент И 33. Напряжение

E (с) на выходе интегратора изменяется (фиг. 2) по указанному закону.

39273 16

В момент времени 6 < > (фиг. 2) напряжение Я -(t ) превышает порог V< пря%„ мого срабатывания пятого компаратора

29 и этот компаратор переходит во включенное состояние. Высокий потенциал - логическая "1" с выхода пятого компаратора 29 устанавливает RSтриггер 1 в состояние, соответствующее знаку "-" измеряемого значения !

0 магнитного потока. Сигнал "-" с выхода RS-триггера 31 поступает на знаковый вход цифрового компаратора 20.

Сигнал "Логическая "1" с выхода пято- го компаратора 29 через .четвертый

1» логический элемент ИЛИ 35 поступает на второй вход второго логического элемента ИЛИ 13, а также на первый вход четвертого логического элемента

И 33 который в этот момент времени уже блокирован по своему второму входу низким уровнем напряжения с выхода третьего инвертора 3g, По перепаду напряжения логический

"0" — логическая "1" на выходе пято2» го компаратора 29 в момент времени

t.1+, который поступает через четвертый логический элемент ИЛИ,35 на вход первого Формирователя 17 короткого

° импульса, этот Формирователь 17 фор-

З0 мирует импульс "Сброс" (фиг, 2), который устанавливает счетчик 16 в исходное состояние. Интегратор 5 про" должает интегрировать напряжение Pg(t) и в момент времени напряжение

3» F (Q@ на его выходе превышает напряжение U иэ прямого срабатывания ше5 стого компаратора 30, В момент времени t!5 шестой компаратор 30 срабатывает, и на его выходе устанавливаgQ ется высокий уровень напряжения, который через пятый логический элемент

ИЛИ 36 открывает третий ключ 27 и также через шестой логический элемент

ИЛИ 37 разблокирует второй логичес » кий элемент И 15 (импульсы от генератора 14 импульсов постоянной частоты начинают поступать в счетчик

16) .

Напряжение U()p с второго выхода

»0 .сточника 11 опорного напряжения через открытый третий ключ 27 поступает на второй вход интегратора 5 и на.чинает интегрироваться на нем одновременно с напряжением gz(t). Так как полярность напряжения 0 „ уста-! новлена противоположной полярности !

Однополярного импульса ЭДС f<(t) пропускаемого через первый ключ 3 на интегратор 5 в течение интервала

17

17 вРемени (,, t» J, а величина Uo заведомо больше возможной амплитуды

ЭДС ®z(), то напряжение Е -() на интеграторе 5 начинает умейьшаться и в момент времени t,6 становится меньше напряжения U обратного срабатывания шестого компаратора 30. В момент времени t» шестой компаратор

30 возвращается в исходное состояние, блокирует второй логический элемент

И 15 и закрывает третий ключ 27. Им-. пульсы от генератора 14 импульсов постоянной частоты перестают поступать в счетчик 16. Интегратор 5 продолжает интегрировать лишь ЭДС б (t) до тех пор, пока напряжение f<(t) на его выходе снова (в момент времени фиг. 2) не превысит порог срабатывания шестого компаратора 30.

Процесс прямого и обратного срабатывания шестого .компаратора 30 может повторяться при работе устройства неограниченное число раз, например два раза — в течение интервалов времени t t », t»6 j 5 »т, tls 3 . (фиг. 2) . В течение этих интервалов ,времени на интеграторе 5 наряду с ин тегрированием ЭДС Я (t) происходит интегрирование напряжения Uoð, а в счетчик 16 поступают импульсы постоянной частоть f от генератора 14. В момент времени » ЭДС Я (t) меняет знак и вызывает обратное срабатывание четвертого компаратора 28. Низкий .уровень напряжения (логический "0") . с выхода четвертого компаратора 28 инвертируется третьим инвертором 39 и разблокирует четвертый логический элемент И 33, высокий потенциал с выхода которого инвертируется логическим элементом ИЛИ-НЕ 38 и блокирует третий логический элемент И 32, закрывая тем самым первый ключ 3.

Несмотря на то, что в момент времени

t » происходит также и прямое срабатывание первого компаратора 4 (фиг,2)

У высокии потенциал с его выхода, проходя через третий логический элемент

ИЛИ 34, попадает на заблокированный четвертый логический элемент И 32 и не может открыть первый ключ 3, кото" рый остается в закрытом состоянии, Высокий потенциал с выхода четвертого логического элемента И 33 в мо. мент времени t »- через пятый логи ческий элемент ЙЛИ 36 открывает третий ключ 27 и также через шестой логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15. Ин39273

18 тегратор 5 поддерживается в это время во вклю енном состоянии высоким уровнем напряжения с выхода пятого компаратора 29 через четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логический элемент ИЛИ 13. Напряжение U z с второго выхода источника 11 опорного напряжения через открытый третий ключ 27 поступает на второй вход интегратора 5 и интегрируется на нем, а импульсы постоянной частоты f от генератора 14 через разблокированный второй логический элемент И 15 посту15 пают в счетчик 16. Напряжение на выходе интегратора 5. уменьшается до тех пор, пока оно не будет равным нулю - момент времени t (фиг. 2). При этом пятый компаратор 29 устанавливается в исходное состояние, и низкий уровень напряжения с его выхода через четвертый логический элемент И 33 и пятый логический элемент ИЛИ 36 закрывает третий ключ ?7, а через шестой логический элемент ИЛИ 37 блокирует второй логический элемент И 15, Импульсы постоянной частоты с выхода генератора 1.4 прекращают поступать в счетчик 16. Низкий уровень напряжения с выхода пятого компаратора 29

З0 п акже через логический элемент ИЛИ 35

4 второй логический элемент ИЛИ 13 блокирует интегратор 5. По перепаду напряжения логическая "1".- логический "0" на выходе четвертого логического элемента ИЛИ 35 в момент времени t (фиг. 2), проинвертированного вторым инвертором 18, второй формирователь 19 короткого импульса формирует импульс (фиг. 2), по которому

40 цифровой компаратор 20 сравнивает и число N, записанное в счетчике 16, с предварительно установленными .пределами годности контролируемых изделий по измеряемому параметру (с учетом

45 знака "-" измеренного значения магнитного потока) и в зависимости от результатов сравнения подает соответствующую команду на блок 21 регистрации.

50 короткий импульс с выхода второго формирователя 19 импульса в момент времени t q поступает на вход одновибратора 40 и вызывает его срабатывание - на выходе одновибратора на

55 заданное вРемя (интеРвал (t о t z) устанавливается потенциал логический "0", который через третий логический элемент И 32 блокирует на это время первый ключ 3 и интегратор 5, 173

Поэтому устройство не осуществляет измерения второй полуволны (интервал

ft <>, t< )) ЭДС Kz(t). Как и в случае измерения.ЭДС от изделия с положительно направленной остаточной намагниченностью результат измерения записывается в счетчике 16 и осуществляется его сравнение с заданными порогами годности в компараторе 20 еще в то время, когда контролируемое . изделие находится в измерительном преобразователе 2. В момент времени

t (Фиг, 2), когда одновибратор 40 возвращается в исходное состояние, устройство в целом устанавливается в исходное состояние и готово к контролю следующего изделия. Интервал времени срабатывания одновибратора

40 устанавливается заведомо больше половины интервала времени взаимодействия контролируемого изделия с измерительным преобразователем и меньше половины интервала времени между двумя контролируемыми изделиями.

Таким образм, предлагаемое устройство позволяет осуществить такой режим контроля изделий, когда они в процессе своего движения после намагничивания до состояния, близкого к магнитному насыщению, и перед измерением величины остаточного магнитного потока подвергаются воздействию постоянного размагничивающего поля заданной величины, причем результат измерения остаточного магнитного потока в отличие от известного устроиства характеризуется еще и знаком (направлением) этого магнитного потока в изделии. Это позволяет с высокой достоверностью вести контроль механических свойств (качества термо" обработки) более широкой номенклатуры материалов контролируемых изделий, в частности-изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий по авт. св. Р 1580238, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це92? 3 20 лью повышения достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей, оно снабжено последовательно соединенными размагничивающей катушкой, расположенной между намагничивающей системой и измерительным преобразователем, и источником постоянного тока, последователь10 но .соединенными одновибратором, подключенным к выходу второго формирователя короткого импульса, и третьим логическим элементом И, выход которого подключен к первому ключу и вто15 рому логическому элементу ИЛИ, последовательно соединенными четвертым компаратором, подключенным к измерительному преобразователю, третьим инвертором, четвертым логическим эле20 ментом И и логическим элементом ИЛИНЕ, второй вход которого подключен к первому логическому элементу И, а выход соединен с вторым входом третьего логического элемента И, третьим

25 логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами первого и четвертого компараторов и третьим входом третьего логического элемента .И, пятым компаратором, включенным между выхо дом интегратора и вторым входом четвертого логического элемента И, четвертым логическим элементом ИЛИ, вклюценным между выходами второго и пятого компараторов и входами второго логического элемента ИЛИ, первого

35 формирователя короткого импульса и второго инвертора, последовательно соединенными шестым компаратором,под" ключенным к выходу интегратора, пятым логическим элементом ИЛИ, второй

<0 вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, и третьим ключом, включенным между вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора, 45 шестым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами пятого и первого логических элементов ИЛИ и вторым зхоцом второго логического элемента И,и RS-триггером, включенным

50 между выходами второго и пятого ком" параторов и знаковым входом цифрового компаратора.

1739273

1 1! II

l1

1» ((111 1(!!

1! ( (Е о! (Е>> (О 1( о

I (, (k»> а (Ю 1 (Е

tt» (Е (>(Е„(> а

t>s

p I

Корректор Л.Пилипенко

Закаэ 1999 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

>(( и>> о

>>> .а, (Е

О о

I (1 (1 t> (» (> (> (t 1>Е t t ЕЕЕ

0 (ю (Составитель С.Сандоиирский

Редактор А.Козориэ Техред А.Кравчук ( ( (