Способ оптимизации тока подмагничивания при контроле механических напряжений методом шумов баркгаузена

Изобретение может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов. Способ оптимизации тока подмагничивания при контроле механических напряжений методом шумов Баркгаузена позволяет повысить точность путем измерения параметров ЭДС шумов Баркгаузена при различных заданных токах перемагничивания во всем диапазоне значений контролируемого параметра за счет множественных измерений в зоне контроля, исключить влияние на результат измерения состояния поверхности исследуемого объекта, наличия наклепов и микродефектов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов.

Известен способ измерения механических напряжений в ферромагнитных объектах, заключающийся в том, что контролируемый объект намагничивают периодически изменяющимся магнитным полем, контролируют параметры ЭДС от скачков Баркгаузена и по их усредненной за период характеристике определяют результат измерений. [1] (Патент SU 1114938 G01N 27/83, опубл. 23.09.84 г.).

Основной недостаток способа состоит в малой достоверности результатов контроля, что связано с определением результата контроля по усредненной характеристики скачков Баркгаузена без контроля тока перемагничивания, существенно влияющего на корреляцию параметров шумов Баркгаузена с механическими напряжениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ измерения механических напряжений в ферромагнитных объектах, заключающийся в том, что контролируемый объект намагничивают периодически изменяющимся магнитным полем, регистрируют текущие параметры ЭДС от скачков Баркгаузена и по ним определяют величину механических напряжений. [2] (Патент RU 2044311 G01N 27/80, опубл. 20.09.95 г.).

Основным недостатком известного способа является то, что он не обладает требуемой точностью измерений, что связано с отсутствием учета влияния температурных изменений магнитных свойств исследуемого объекта, а также от состояния поверхности исследуемого объекта: наличием наклепов, микродефектов, вызывающих значительный рост локальных микронапряжений и слабо влияющих на величину макронапряжений материала контролируемого объекта и, как следствие, на ресурсные характеристики исследуемого объекта.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерений.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в заявляемом способе оптимизации тока подмагничивания при контроле механических напряжений методом шумов Баркгаузена (ШБ) намагничивают исследуемый объект периодически изменяющимся магнитным полем, задавая различные токи перемагничивания I1, I2=I1+ΔI, I3=I1+2·ΔI, ……In=I1+(n-1)·ΔI, измеряют текущий параметр ЭДС от скачков Баркгаузена и используют полученную величину параметра для определения величины механических напряжений.

Измерения проводят в нескольких m-произвольно расположенных точках в пределах контролируемой зоны (Фиг.1) и получают множество значений контролируемых параметров (р11……pmn) для различных I1……In - токов перемагничивания. Из подмножества значений (р11, p21……pm1) для каждого In-тока перемагничивания определяют приращения Δpmc как сочетания из m-элементов по 2:

Δpml=|p11-p2l|,

……………………

Δpmc=|p1(m-1)-p1m|

где С - число сочетаний из m-элементов по 2:

Определяем среднее значение приращения для тока перемагничивания In:

Из массива значений {Δp1………Δpn} находят минимальное значение и соответствующее ему оптимальное значение тока перемагничивания.

Предварительно получив с помощью представительной выборки контрольных образцов семейство зависимостей p1=ρi(σ), где ρi - значение контролируемого параметра, для различных I1……In - токов перемагничивания и с учетом оптимального тока подмагничивания определяют по ним величину механических напряжений

На фиг.1 показана зона контроля механических напряжений на контролируемом объекте.

Заявляемый способ оптимизации тока подмагничивания при контроле механических напряжений методом шумов Баркгаузена реализован с помощью устройства, блок-схема которого представлена на фиг.2, состоит из управляемого генератора синусоидального напряжения 1, усилителя тока подмагничивания с управляемым коэффициентом усиления 2, микроконтроллером 3, датчиком тока подмагничивания 4, датчиком ШБ 5-6, устройством контроля ШБ 7.

Способ реализуется следующим образом.

Сигнал с генератора 1, частота которого задается микроконтроллером 3 в диапазоне 10÷30 Гц, поступает на вход усилителя тока подмагничивания 2 с управляемым коэффициентом усиления. Ток с выхода усилителя 2, контролируемый датчиком тока 4, поступает в обмотку перемагничивания 5 датчика ШБ. Ток перемагничивания зависит от магнитных характеристик контролируемого объекта, которые, в свою очередь, от остаточных и динамически приложенных напряжений, а также от состояния поверхности исследуемого объекта, наличием наклепов, микродефектов, вызывающих значительный рост локальных микронапряжений. Сигнал обратной связи датчика тока 4, обработанный микроконтроллером 3, позволяет управлять усилителем тока подмагничивания 4 и поддерживать заданное значение тока I1. После чего сигнал ШБ поступает с измерительной обмотки 6 на устройство контроля ШБ 7, которое измеряет текущий параметр ЭДС от скачков Баркгаузена (например, площадь огибающей ЭДС ШБ) и сохраняет его в памяти микроконтроллера 3.

Далее микроконтроллер устанавливает значение тока перемагничивания I2=I1+ΔI и сохраняет следующее значение р12 и т.д.

Аналогично проводятся измерения для остальных (m-1) точек зоны контроля (фиг.2).

После чего из массива значений {Δp1……Δpn} определяем минимальное значение и по нему определяем оптимальное значение тока перемагничивания, при котором и выполняется контрольное измерение.

Предварительно получив с помощью предварительной выборки контрольных образцов семейство зависимостей pi=pi(σ), где pi - значение контролируемого параметра, для различных I1……In - токов перемагничивания и с учетом оптимального тока подмагничивания контрольного измерения определяют по ним величину механических напряжений.

Источники информации

1. Патент SU 1114938 G01N 27/83, опубликован 23.09.84 г.

2. Патент RU 2044311 G01N 2780, опубликован 20.09.95 г.

1. Способ оптимизации тока подмагничивания при контроле механических напряжений методом шумов Баркгаузена, заключающийся в том, что намагничивают контролируемый объект синусоидальным током, анализируют параметры ЭДС от скачков Баркгаузена и по их усредненному значению за период измерения определяют уровень механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измерения проводятся при различных заданных токах перемагничивания в нескольких точках контролируемой зоны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что во всем диапазоне значений контролируемого параметра измерения проводятся при различных заданных и контролируемых токах перемагничивания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пределах контролируемой зоны измерения проводят в m-точках с регистрацией семейства (р11…pmn) контролируемого параметра, используя которое и определяют оптимальное значение тока перемагничивания для выполнения контрольного измерения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля наличия дефектов в изделиях из электропроводящих материалов и может быть использовано для выявления дефектов, их количества, пространственного положения, а также геометрических размеров, в том числе в ферро-, пара- и диамагнитных изделиях и материалах.

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля деталей, узлов и конструкций из ферромагнитных марок сталей. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля, реализующим иммерсионный эхо-импульсный метод дефектоскопии, и может быть использовано для контроля качества (сплошности тела и толщины стенки трубы) стальных бесшовных труб в поточных линиях на трубных заводах и перед эксплуатацией.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления поверхностных и подповерхностных трещин в ферромагнитных изделиях.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для измерения или обнаружения магнитного поля (МП) внутри обсадной трубы (ОТ) скважины для определения параметров ОТ или окружающей скважину среды.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для определения пространственных координат дефектов, а также для измерения пройденного внутритрубным инспектирующим снарядом-дефектоскопом расстояния.

Изобретение относится к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. Способ согласно изобретению заключается в то, что генерируют тестирующий сигнал, который взаимодействует с идентифицируемым водным раствором, результат взаимодействия сравнивают с эталоном и по результатам сравнения идентифицируют водный раствор. В качестве тестируемого сигнала используют последовательность импульсов тока в виде затухающих периодических колебаний, в которой начальная амплитуда последующего импульса больше предыдущего. Тестирующий сигнал подают на два электрода, закрепленные в контейнере с фиксированным объемом тестируемого водного раствора на расстоянии друг от друга и ниже верхнего уровня раствора. Ответный сигнал регистрируют посредством индуктивного датчика в средней точке между электродами на одинаковом с ними уровне водного раствора. Выполняют воздействие на водный раствор последовательностью тестирующих импульсов и регистрируют ответный сигнал от каждого тестирующего импульса до получения установившегося значения ответного сигнала. Совокупность ответных сигналов, сгруппированных в полученной последовательности, сравнивают с эталонным и по результатам сравнения идентифицируют тестируемый водный раствор. Изобретение обеспечивает упрощение способа, повышение его чувствительности и информативности за счет возможности определения в растворе присутствия конкретных составляющих. 4 ил.

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и используется для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде. Устройство состоит из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х. приемной катушки, АЦП, датчика скорости, дополнительной приемной катушки, включенной параллельно передающей, весов, блока центрального процессора, петли калибровки, расположенной параллельно приемной катушке, при этом высокая равномерность измерения величины отклика достигается за счет использования нескольких передающих катушек для создания равномерного поля, алгоритма обработки с учетом сигнала дополнительной катушки, расположенной параллельно передающей, вырабатывания сигнала компенсации х.х. с учетом перераспределения гармоник основной частоты и компенсации сигнала х.х. с учетом изменяющейся обстановки (климатические, механические изменения) динамически, т.е. без падения чувствительности в режиме реального времени. Технический результат - повышение равномерности измерения величины отклика намагничивающего поля. 1 ил.

Использование: для диагностики устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС). Сущность изобретения заключается в том, что контроль производят методом магнитной памяти металла (МПМ) и вихретоковым методом (ВТМ), о непригодности элементов судят при обнаружении дефектов в элементе одним из методов, при этом дефектом при контроле методом МПМ является наличие локальных зон с измененной структурой материала, имеющих высокие механические напряжения, градиент напряженности собственных магнитных полей рассеяния которых не превышает эталонное значение 5*104 А/м2 на разрушаемых элементах цилиндрической формы, а на элементах плоской формы - 13*104 А/м2, а дефектом при контроле ВТМ является наличие микротрещин в разрушаемом элементе с раскрытием более 0,05 мм. Технический результат: повышение надежности выявления дефектных контрольных элементов УКСПС, имеющих различную геометрическую форму, находящихся в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для дефектоскопии технологических трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов состоит из: подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера; датчиков дефектов; одометров; троса; наземной лебедки с барабаном для троса; бортового источника электропитания; наземного компьютера; при этом в него ведены: первый и второй направляющие конусы, несколько опорно-ходовых манжет, несколько групп ходовых пружинных узлов (ХПУ), несколько групп прижимных пружинных узлов (ППУ), несколько групп ультразвуковых датчиков системы неразрушающего контроля (УДСНК), несколько групп толкателей, несколько ультразвуковых эхолокаторов, несколько контроллеров управления прижимными пружинными узлами, несколько контроллеров управления ходовыми пружинными узлами, первый радиомодем, второй радиомодем, несколько контроллеров управления ультразвуковыми датчиками системы неразрушающего контроля (КУУДСНК). Технический результат: обеспечение возможности создания простого с точки зрения механики комплекса для внутритрубного контроля состояния технологических трубопроводов произвольной ориентации, открытых с одного конца, а также контроля труб-отводов произвольной пространственной ориентации при удаленном расположении отвода от открытого конца основного трубы. 7 ил.

Прибор контроля трубопровода включает в себя два полюсных магнита, ориентированных под наклонным углом относительно центральной продольной оси корпуса прибора. Матрица наборов сенсорных катушек расположена между противоположными краями двух полюсных магнитов и ориентирована перпендикулярно центральной продольной оси. Каждый набор сенсорных катушек включает в себя передающую катушку и две противолежащие пары приемных катушек, которые стробируются для приема отражений от стенки трубчатого элемента. Так как линейка сенсорных катушек повернута относительно подмагничивающего поля, приемные катушки находятся на одной линии с передающими катушками и имеют такую же угловую ориентацию. Прибор обеспечивает улучшенную чувствительность к малым дефектам, значительное снижение требований мощности генератора импульсов, полное покрытие по окружности, самокалибровку передаваемого сигнала и меньшее взаимное влияние между передающими катушками, вызываемое акустическим кольцом вокруг. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. При реализации способа измеряют индукцию магнитного поля над осью трубопровода и глубину заложения трубопровода с определенным шагом, выбираемым исходя из глубины заложения трубопровода, определяют расположение источников аномалий магнитного поля. Из проектной или эксплуатационной документации получают дополнительную информацию о местоположении кольцевых сварных швов трубопровода и расчетным путем определяют индукцию магнитного поля, создаваемую элементами трубопровода, ограниченными кольцевыми сварными швами. По величине отклонения значений, полученных в результате измерений индукции магнитного поля трубопровода, от расчетных значений судят о наличии дефектов. Техническим результатом является повышение достоверности выявления дефектов металла подземного трубопровода без вскрытия грунта. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы. При реализации способа изменяют внутреннее давления в трубопроводе в диапазоне от нуля до рабочего, измеряют и регистрируют индукцию постоянного магнитного поля. Индукцию измеряют над осью трубопровода на поверхности грунта с определенным шагом, в каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля при разном внутреннем давлении, рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для участков трубопровода, по величине среднеквадратичных значений судят о степени поврежденности участков трубопровода. 4 ил., 1 пр.

Использование: для обнаружения дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что наружный сканирующий дефектоскоп содержит сегментированную стальную раму, опорные колеса, ходовые колеса, ходовой привод, дизель-электрический генератор, магнитную поисковую систему продольного намагничивания, магнитную поисковую систему поперечного намагничивания, колесный одометр, устройство сбора датчиковой информации, бортовую электронную аппаратуру, переносный компьютер, радиоканал обмена информацией между бортовой электронной аппаратурой и переносным компьютером, при этом в него введены первая и вторая группы ходовых электродвигателей, группа вихретоковых преобразователей неразрушающего контроля, узел изменения намагниченности стенки трубы, корзина на маятниковом подвесе в соответствующем звене сегментированной рамы, вращающаяся электрическая контактная система, первая и вторая упругие сцепки, а также другие конструкционные элементы. Технический результат: упрощение конструкции подвижной части диагностического устройства, уменьшение веса устройства, а также обеспечение возможности программно-аппаратной сортировки сигналов наружных дефектов от сигналов внутренних дефектов в диалоговом режиме работы оператора с ЭВМ и обеспечение возможности оптимального намагничивания стенки обследуемой трубы. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов. Устройство содержит множество плоских круглых измерительных контуров, жестко закрепленных на раздвижном каркасе, систему позиционирования, генератор периодического тока и подключенный к нему источник излучения однородного магнитного поля, формирователь импульса синхронизации, схему дифференцирования и реконструкции. Измерительные контуры индуктивно связаны с источником однородного магнитного поля и реализованы в виде катушек индуктивности, параллельно расположенных относительно друг друга, причем их размеры задаются таким образом, чтобы каждый измерительный контур огибал границы сферы, описанной вокруг исследуемого объема. Система позиционирования состоит из двух шаговых двигателей: зенитного и азимутального наклонов. Техническим результатом является получение изображения внутренней структуры ферромагнитного изделия на основе реконструированного распределения продифференцированной плотности магнитного потока, где экстремумы B′x, B′y, B′z указывают на локализацию границ раздела сред. 2 ил.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в течение его жизненного цикла, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, при этом предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии. Технический результат: обеспечение возможности простым, надежным, имеющим высокую чувствительность способом обнаруживать зоны локализации пластической деформации в контролируемых изделиях, предшествующие появлению в них макродефектов как до приложения к ним деформирующих усилий, так и в процессе деформирования. 5 ил.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов

Наверх