Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий из ферромагнитных материалов

 

О П" И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)781688

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл.з (22) Заявлеио17. 01. 79 (2! ) 2714684/28-12 с присоединением заявки М

G N 27/72

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,1 1,80, Бюллетень Н9 43

Датаопубликоваиияописания 23 11 80 (53) УДК621 318 1:

: 531. 781. 2 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.A. Штин, В.С. Малышев, A.Н. Гуляева и Г.В. Ломаев (7 ) Заявитель Ижевский механический инститУт (54) ПРИБОР ДЛЯ НЕРАЗРУШМИцЕГО КОНТРОЛЯ НЕОДНОРОДНОСТИ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Прибор содержит многофазный генератор 1 переменного тока, к каждому выходу которого подключены дополнительные обмотки 2 ЩЯ,W> ) и источник 3 перемагничивающего напряжения с перемагничивающей обмоткой

4 (ф4) °

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью магнитных средств и может быть использовано при исследовании магнитных свойств ферромагнитных материалов для выявления неоднородностей иэделий.

Известен прибор для неразрушающего контроля неоднородности иэделий иэ ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки с перемагничивающей и измерительной обмот ками, соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряжения и усилителем 11 . т5

Недостаток устройства - сложность контролирования отдельных участков изделий без перемещения устройства.

Цель изобретения - повышение точности контроля отдельных участков из- лы делий.

Указанная цель достигается тем, что прибор содержит многофазный генератор переменного тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков и дополнительные обмотки, выполненные в виде расположенных соосно цилинд» рических катушек, прн этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофазного ге- 30 нератора переменного тока, а обмотки датчиков через формирователи сигналов подключенные к соответствующим входам индикатбра, к третьему входу которого подключен выход усилителя, причем каждый из формирователей сигналов состоит из последовательно включенных амплитудного детектора, диффренциатора, порогового устройст- ва и ждущего мультивибратора, причем дополниетльные обмотки расположены

:последовательно вдоль оси перемагничивающей обмотки, а обмотки датчиковна торцах измерительной обмотки.

На фиг. 1 представлена конструкция

Й,взаимное расположение обмоток; на фжг. 2 - блок-схема прибора; на фиг.

3 - график распределения напряженности магнитного поля по длине образца при фиксированных моментах времени; на фиг. 4 - графики выходных сигналов блоков формирователя.

781688

Измерительная обмотка 5 (Wy ) подсоединена через усилитель 6 к индикатору 7.

Ко входу кажцого из формирователей

8 сигналов подсоединены обмотки датчиков 9 (Ц5 4/g ) q c Выходы формирователей 8 подсоединены к индикатору

7..

Каждый из формирователей 8 сигналов состоит из последовательно вклю-. ченных амплитудного детектора 10, дифференциатора 11, порогового устрой- ства 12 и ждущего мультивибратора 13.

На образец ферромагнитного материала 14 насажена измерительная обмотка 5 (4ly), по торцам которой распо= ложены обмотки датчиков 9 (М48 и Жь ).

Поверх перемагничивающей обмотки 4 (%(4) равномерно расположены дополниетльные обмотки 2 (%, 4!2, %g) .

Прибор работает следующим образом.

Источник 3 перемагничиваюшего напряг жения создает в перемагничивающей обмотке 4 переменный ток (например синусоидальной формы). МногоФазный генератор 1 переменного тока создает в системе дополнительных обмоток 2 (%l„ 25

%1,%Ъ) токи, сдвинутые по фазе на

120>. Процесс перемагничивания в приборе можно представить в виде движения вдоль изделия зоны перемагничивания, что аналогично сканированию образца каким-либо энергетическим потоком (например, с помощью подвижного ультразвукового датчика). Для контроля движения этой эоны в приборе предусмотрены датчики, выполненные ввиде обмоток 9 (/ ), совмещенных с концом и началом измерительной обмотки 5 (М ),(фиг.1) .

Сигнал с первой катушки Ж преобразуется первым формирователем 8 сигнала и запускает развертку индикато- . О

4О ра, одновременно формируя яркостную метку начала контроля, Сигнал со второй обмотки датчика 9 (К6) преобразуется вторьм формирователем 3 и формирует на экране индикатора. яр- 45 костную метку конца контрогя. Скорость развертки выбирается такой, чтобы площадь экрана использовайась полностью, т.е. вторая яркостная метка находилась у правого края экрана. 5р

Величина вертикального отклонения луча. в каждой точке соответствует уровню сигнала от перемагничивания

- определенного участка иэделия 14 в зоне измерительной обмотки 5. Таким образом, на экране индикатора возникает картина, аналогичная пере,мещению изделия 14 внутри датчика при условии, что положение луча на горизонтальной оси жестко связано с положением образца. Метоположе- 40 ние дефектных участков, которым со-ответствуют резкие подъемы или проваЛИ урбвня сигнала, определяются по координатной сетке экрана индикатора. При этом интервал между яр- 65 костными метками на экране соответствует контролиремому участку изделия

14, определяемому длиной измеритльной обмотки.

Принцип локализации эоны перемагничивания поясняется на Фиг. 3, где показано:распределение напряженности поля Н (Х), создаваемого системой дополниетльных обмоток 2 вдогь изделия 14. Кривые построены дгя трех значений напряженности поля перемагничивающей обмотки 4. Верхняя кривая соответствует максимальному положительному значению напряженности перемагничивающего поля, ниж- . няя — максимальному по модулю отрицательному значению. Третья кривая, рас. положенная симметрично относительно оси абсцисс; соответствует значению напряженности перемагничивающего поля, равному нулю. Поскольку поле перемагничивающей обмотки 4 однородно, то его изменение приводит к смещению распределения Н() в сторону положительных или отрицательных значений, (фиг. 3). Горизонтальные прямые проведены через точки -Н (коэрцитивная сила материала иэделия 14). Полюсное деление системы доголниетльных обмоток 2 обозначено Kq . Если скачки намагниченности возникают лишь тогда, когда суммарное поле превышает ! по модулю величину Н, то очевидно, что изделие 14 перемагничивается лишь на участке b y, где это условие выполняется.

Очевидно также, что таких участков на длине )(будет два. Отсюда следует, что при длине измерительной обмотки 5 богее 0,5 Хо в выходном сигнале присутствуют составляющие от перемагничивания двух участков изделия 14 и контроль практически невозможен. Для проведения контроля необходимо выполнять систему дополнительных обмоток 2 с полюсным делением, отношение длины которого к длине измерительной обмотки 5 лежит в пределах

2,1-2,5.

В действительности синусоида Н> перемещается вдоль горизональной оси с некоторой постоянной фазовой скоростью, так как дополнительные обмотки 2 питаются переменными токами. Зона )((фиг. 3) при этой движется с той же скоростью, что и гозволяет при неподвижном изделии

14 получать режим перемагничивания, аналогичный случаю с движущимся изделием. С целью достижения оптимальных условий для визуального наблюдения желательно выбирать отношение частоты перемагничивающего тока к частоте многофазного генератора не менее 8-10.

Каждый формирователь 8 сигналов выполнен s. виде последовательно соединенных амплитудного детектора 10, дифференциатора 11, порогового ус781688 тройства 12 и ждущего мультивибратора .13. Принцип работы формирователей

B поясняется временными диаграммами (фиг. 4), где показаны следующие сигналы: U>(g) — сигнал с выхода обмотки датчика 9; 02ф) — сигнал с выхода амплитудного детектора 10;

U+(t) - сигнал с выхода дифференциатора ll; П4() сигнал с выхода порогового устройства 12; Ug(t) — сигнал с выхода ждущего мультивибратора О

l3.

Предлагаемый прибор позволяет достаточно ясно показать наличие небд- — нородностей на разных участках. Контролируемый участок образца непосредственно отображается на экране индикатора (в частности, границы этого участка обозначены яркостными метками). местоположение неоднородности или дефекта, например зоны пластической деформации, определяется по 20 координатной сетке экрана индикатора.

Формула изобретения

Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий иэ ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки с перемагничивающей и измерительной обмотками, соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряжения и усилителем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,,с целью повышения точности контроля отдельных участков иэделий, он содержит многофазный генератор переменного тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков и дополнительные обмотки, выполненные в виде расположенных соосно цилиндрических -катушек, при этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофаэного генератора переменного тока, а обмотки датчиков через формирователи сигналов подключены к соответствующим входам индикатора, к третьему входу которого подключен выход усилителя, причем каждый из формирователей состоит из последовательно включенных амплитудного детектора, дифференциатора, порогового устройства, и ждущего мультивибратора, причем дополнительные об- мотки расположены последовательно вдоль оси перемагничивающей обмотки, а обмотки датчиков - на торцах измерительной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2683903,êJ;.G 09B В 23/18, 1978.

781688

Составитель В. Тюркин

Редактор H. Лазаренко Техредz.Кастелевич Корректор С. Шомак

ЮЮ 46 Ю

Заказ 8120/47 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° йюайююмавеэююМюаьюа мо еа мюеьеаю, ФиЛиал ППП Патент, r. Ужгород, ул; Проектная, 4