Импульсный индукционный способ измерения физико- механических параметров ферромагнитных материалов и устройство для его осуществения

 

О П И С А Н И

ИЗОБРЕТЕН Ия.... ЛБ, <">673904

Союз Соввтских

Социал исти ивсеа

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 11.04.77 (21) 2471859/18-28 с присоединением заявки № 2474130/18-28 (23) Приоритет— (51) М..К .

G 01 N 27/86

Гаетдэрстаеииый иеиитет

СССР аа делам иэеаретеиий и открытий (53) УДК 620.179.. 14 (088.8) Опубликовано 15.07.79. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 20.07.79

В. Г. Пустынников, В. М. Васильев, С. M. Резников, В. К. Козырев, С. Е. Ханин и В. И. Зимин (72) Авторы изобретения

Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных материалов и может быть использовано на предприятиях приборостроительной, машиностроительной и авиационной промышленностях.

Известны способы импульсного индукционного измерения параметров ферромагнитных материалов, заключающиеся в том, что в контролируемом изделии импульсно возбуждают вихревые токи, преобразуют их поток индукции в электричесний сигнал и по промежутку времени от начала импульса до момента достижения определенного уровня сигнала судят о величине измеряемого параметра (1). Указанный способ является наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению.

Известно устройство импульсного индукционного измерения параметров ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, вихретоковый преобразователь, усилитель, детектор, блок определения среднего значения сигнала и индикатор (2).

Известный способ измерения параметров ферромагнитных материалов обладает низ2 кой точностью контроля материалов с изменяющимися по глубине параметрами пог>ерхностных слоев, получаемых при различных видах поверхностной обработки, таких как поверхностный наклеп, закалка токами высокой частоты, цементация, азотирование и т.д.

Недостатками устройства являются низкая точность измерения и невозможность проведения послойного измерения параметров.

1В Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что на контролируемый материал одновременно воздействуют двумя синусоидальными противофазны15 ми магнитными полями одной частоты, а вихревые токи возбуждают в момент достижения максимума напряженностями синусоидальных магнитных полей.

Для проведения послойного измерения параметров изменяют напряженность одно20 го из магнитных полей.

Цель достигается тем, что известное устройство импульсного индукционного измерения физико-механических параметров изделия снабжено последовательно соеди673904

Формула изобретения

45

$S ненными с генератором синусоидальных koлебаний синхронизатором, выходом соединенным с преобразователем, двумя П-образными электромагнитами с разными базами, установленными в одной плоскости симметрично оси преобразователя, размещенного между их полюсами, и фазоинвертором, выход генератора синусоидальных колебаний подключен непосредственно к обмотке одного электромагнита и через фазоинвертор — к обмотке втОрого электромагнита.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — контролируемый участок ферромагнитного материала; на фиг. 3амомент времени to достижения максимума напряженностями синусоидальных магнитных полей и формирования слоя с нулевой напряженностью суммарного магнитного поля; на фиг. 3 б — момент посылки импульса напряженности поля; на фиг. 3 в— поток индукции вихревых токов, преобразованный в электрический сигнал.

Устройство, осуществляющее способ, содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, выход которого последовательно соединен через синхронизатор 2 с импульсным генератором 3, вихретоковым преобразователем 4, усилителем 5, детектором 6, блоком 7 определения среднего значения сигнала и индикатором 8. К этому же выходу генератора 1 синусоидальных колебаний непосредственно подключена обмотка электромагнита 9 и через фазоинвертор 10— обмотка электромагнита 11.

П-образные сердечники электромагнитов

9 и 11 имеют разную базу и высоту и располагаются на контролируемом материале 12 в одной плоскости один над другим, а преобразователь 4 расположен симметрично между полюсами электромагнита 11 и плотно прилегает к поверхности контролируемого материала.

Осуществляется способ с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Синусоидальный ток от генератора 1, протекая по обмотке электромагнита 9, создает на поверхности контролируемого материала 12 переменное магнитное поле с амI плитудным значением напряженности Но.

Синусоидальный ток от генератора 1, проходя через фазоинвертор 10 и по обмотке электромагнита 11, создает на поверхности контролируемого материала 12 противофазное переменное магнитное поле с амплитудИ ным значением напряженности Н0.

При распространении вглубь материала 12 поле Н затухает гораздо быстрее, чем поле HJ (кривые 13 и 14 фиг. 2), что обеспечивается выбором конструктивных параметров сердечников электромагнита 11. В результате воздействия двух полей на некоторой глубине Х1 в момент te (см. фиг. 3 а) достижения максимума напряженностями синусоидальных магнитных полей

1S

И

3S формируется слой 15 с нулевой .напряженностью суммарного синусоидального магнитного поля и максимальной магнитной проницаемостью в контролируемом участке материала 12.

В этот момент времени (см. фиг. 3 б) от генератора 1 через синхронизатор 2 поступает сигнал-команда на импульсный генератор 3 для посылки импульса напряженности поля на вход вихретокового преобразователя 4.

Импульс напряженности поля, отражаясь от слоя с максимальной проницаемостью несет информацию о параметрах этого слоя.

Поток индукции импульсно возбужденных вихревых токов преобразуется с помощью преобразователя 4 в электрический сигнал и через усилитель 5, детектор 6, блок 7 определения среднего значения сигнала подается на индикатор 8.

Изменяя амплитудное значение напряженности одного из синусоидальных магнитных полей или степень затухания поля вглубь материала, можно управлять положением слоя 4 с нулевой напряженностью суммарного синусоидального магнитного поля и, таким образом, контролировать параметры различных по глубине слоев материала.

Диапазон контролируемых глубин можно регулировать с помощью частоты F синусоидальных магнитных полей, значение которои не должно превышать величины4, 1 а где tg — время затухания импульсных вихревых токов (фиг. Зв).

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующим повышение точности контроля материалов с изменяющимися по глубине параметрами поверхностных слоев в 5 раз.

1. Им пульсный индукционный способ измерения физико-механических параметров ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что в контролируемом изделии импульсно возбуждают вихревые токи, преобразуют их поток индукций в электрический сигнал и по промежутку времени от начала импульса до момента достижения определенного уровня сигнала судят о величине измеряемого параметра. отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на контролируемый материал одновременно воздействуют двумя синусоидальными противофазными магнитными полями одной частоты, а вихревые токи возбуждают в момент достижения максимума напряженностями синусоидальных магнитных полей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью проведения послойного изме673904

Фиг. / и х

Фиг..2 фргЗ

Составитель H. Долгова

Редактор H. Аристова Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 4063/39 Тираж 1080 Подписное

ЩН ИИ П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, /К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П а Ïàòåíòç, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рения параметров, изменяют напряженность одного из магнитных полей.

3. Устройство для осуществления способа по пп.1 и 2, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, вихретоковый преобразователь, усилитель, детектор, блок определения среднего значения сигнала и индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными с генератором синусоидальных колебаний синхронизатором, выходом соединенным с преобразователем, двумя Побразными электромагнитами с разными базами, установленными в одной плоскости

Ф симметрично оси преобразователя, размещенного между их полюсами, и фазоинвертором, выход генератора синусоидальных колебаний подключен непосредственно к обмотке одного электромагнита и через фа5 зоинвертор — к обмотке второго электромагнита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 238856, 1î кл. G 01 N 27/86, 1967.

2. Авторское свидетельство № 254851, кл. G 01 N 27/86, 1967.