Устройство для электромагнитногоконтроля физических свойств метал-лических изделий

 

0 (72) Авторы изобретения

С. Д. Анисимов, С. С. Светашев и Н. Х.

Ростовский -на-Дону институт сельскохозяй машиностроения (7k) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ

ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к средствам нераэрушающего электромагнитного контроля качества металлических изделий и может быть использовано для многопараметрового контроля ик физико-механических свойств. 5

° Известно устройство, состоящее из генератора синусоицальных колебаний, блока наклацных преобразователей, усилителя сигналов, измерительного блока, фаэочувствнтельного детектора (его роль выполняет щелевой усилитель) и фазорегулятора с формирователем стробирующих импульсов $1(.

Недостаток этого. устройства — невысокая точность измерения в случае больl5 ших изменений зазора между рабочим преобразователем и поверхностью контро» лируемого изделия.

Известно также устройство, в кото29 ром влияние зазора подавляется перемещением преобразователя относительно изделия с целью поццержания зазора постоянным, т. е. используется активный ме- .

2 тод подавления. При этом минимизирует ся модуль многомерного сигнала ораоб» разователя. Это устройство содержит генераторы синусоидальных колебаний раэ личных частот, преобразователи (два преобразователя - компенсищаащай и рабочий, включены по диффереядаадцьной схеме), усилитель сигнала, квадратичний цетектор для формирования модуля много-. мерного сигнала, оптимизатор с исполнительным механизмом.

В этом устройстве влияние зазора исключается за счет перемещения аре обраэователя относительно изделия для цоцдержання величины зазора постоянной.

В приборах с активным подавлением влияния зазора ета проблема успешно ре шается в широких пределах измеаения

его величины, так как никаких приндидиальных ограничений на работу системы перемещения .преобразователя нет 21.

Недостатками известного устройства являются падение чувствительности сис темы к изменению величины зазора при подходе к экстремуму, а также необходимость фильтрации составляющих сиг нала, обусловленных поисковыми колеба ниями, Указанные недостатки устройства с экстремальными системами отсутствуют в устройствах со следящей системой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для электромагнитного контроля физических свойств металлических изделий, соцержашее последовательно соединенные блок генераторов, блок преобразо вателей, усилитель, блок обработкй измерительной информации, входы которого соединены также с выходами блока генераторов, индикатор, послецовательно соединенные блок фазовращателей, соециненный входами с выхоцами блока генерато ров, блок синхронных детекторов и исполнительный механизм, который механически соединен с блоком преобразователей (3 .

Недостаток указанного устройства эак лючается в том, что оно не пригодно для решения многопараметровых задач, когда на сигнал преобразователя, наряду с ве личиной зазора, оказывают влияние еще несколько факторов. Это связано с тем, что в известном устройстве цля возбуждения преобразователя предусмотрено использование тока только одной частоты, в результате чего выходной сигнал блока нреобразова гелей является двумерным, что позволяет выцелить сигнал, обусловленный влиянием зазора, для управления следящей системой только при наличии двух влияющих факторов: зазора и одного переменного фактора .(который и является контролируемым параметром). В том, случае, когда на сигнал влияет больше, чем цва фактора, размерность одночастоткого сигнала меньше числа влияющих факторов и, следовательно, нельзя выделить сигнал, пропорциональный только зазору для управления следящей системой. Таким образом, в цанном устройстве нельзя уст/ ранить погрешность, вйосимую изменениями зазора, при решении многопараметровой задачи.

Бель изобретения - повышение точности

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено послецовательно соединенными блоком коэффициентов, входы которого соединены с выходами блока синхронных цетекторов, и суммируюшим усилителем, выход которого соединен с исполнительным механизмом.

5 !

О

09 4

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 генераторов синусоидальных колебаний, блок 2 преобразователей (компенсирующий и рабочий преобразователи, включенные по,, дифференциальной схеме), усилитель 3 сигнала, блок 4 обработки измерительной информации, индикатор 5, блок 6 фазочувствительных синхронных детекторов, блок 7 фаэовращателей, блок 8 коэффициентов, суммирующий усилитель 9 и исполнительный механизм 1 О.

Количество входов у элементов 4,6, 7,8,9, а также количество генераторов в блоке 1 определяется числом факторов, влияющих на сигнал преобразователя.

Элементы устройства соединены в следующем порядке: послецовательно соединены блок 1 генераторов, блок 2 преобразователей, усилитель 3, блок 4 обработки измерительной информации и индикатор 5, последовательно соединены блок 1 генераторов, блок 7 фазовращателей, блок 6 синхронных детекторов, блок

8 коэффициентов, суммирующий усилитель

9 и исполнительный механизм 10, который механически соецинен с блоком 2. Кроме того, сигнальные входы синхронных детекторов блока 6 соединены с выходом усилителя 3.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 1 генераторов, являющийся суммой синусоидальных колебаний различных частот, поступает на блок 2 преобразователей. Выходной сигнал блока 2 усиливается усилителем 3.

Выходной сигнал усилителя 3 поступает на сигнальные входы блока 6 синхронных детекторов, на опорные вхоцы которых подается через блок 7 фазовращателей опорный сигнал от блока 1. Сигналы блока 6 фазочувствительных синхронных детекторов поступают на блок 8 коэффициентов.

Условия, из которых выбираются устанавливаемые коэффициенты в блоке 8, определяют исходя иэ того„ что связь сигнала блока 2 электромагнитного преобразователя е технологическими или структурными факторами носит стохастический характер иэ- за случайного распрецеления цефектов и их параметров в кон тролируемом изделии. Поэтому устанавливаемые коэффициенты рассчитываются статистическим методом наименьших где Ц t // — нормированная корреляционная матрица сигналов;

// Гg /! - матрица корреляции зазора с сигналом преобразователя;

l/ fb// - матрица-столбец нормированных вводимык коэффициентов.

Матрицы// //и // х // определяются теоретически на основании уравнений преоб- 1% разователя и параметров случайной поме,хи или экспериментально на основании данных многофакторного эксперимента.

Для ввода коэффициентов в устройство разработана специальная методика. 20

В результате обработки сигнала с этими коэффициентами выделяется сигнал, зависящий только от вариаций зазора, а влияние остальных факторов подавляется. ,Этот сигнал поступает на суммирующий усилитель 9, где суммируются сигналы синхронных детекторов блока 6. Суммированный сигнал поступает далее на исполнительный механизм 10, который осуществляет перемещение рабочего преобразователя блока 2 нормально к поверхности испытуемого изделия., Путем перемещения рабочего преобразователя блока 2 восстанавливается равенство зазоров под компенсирующим и рабочим преобразователями, что устраняет. погрешЭЗ ность контроля, вызванную изменением зазора.

Выкодной сигнал усилителя 3 поступает также на вход блока 4 обработки из

40 мерительной информации. На другие входы блока 4 поступают сигналы с выхода блока 1. В блоке 4 происходит выделение сигнала, характеризующего значение измаpseMoro параметра. Сигнал с блока 4 поступает на индикатор 5, где может быть записан или считан со шкалы.

5 &15 квадратов из системы нормальных уравне ний.

609 6

Таким образом, введение блока 8 коэффициентов и суммирующего усилителя

9 позволяет в условиях одновременного действия на сигнал блока 2 несколькик мешающих факторов исключить влияние зазора. Это в свою очередь позволяет осуществлять многопараметровый контроль металлических изделий с высокой точностью при изменении зазора в широком диапазоне его значений. формула изобретения

Устройство для электромагнитного . контроля физических свойств металлических изцелий, содержащее последовательно сое-, диненные.блок генераторов, блок преобра» эователей, усилитель, блок обработки йэмерительной информации, вкоды которого соединены также с выходами блока генераторов, индикатор, последовательно соединенные блок фазовращателей, соединенный входами с выходами блока гене» ратора, блок синхроннык детекторов и исполнительный меканиэм, который меха и нически соединен с блоком преобразователей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными блоком коэффициентов, вкоды которого со-. единены с выходами блока синхронных детекторов, и суммирующим усилителем, выход которого соединен с исполнительным меканизмом.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Пустынников В. Г. н Анисимов С.Д.

Зпектронное устройство для контроля качества термической обработки стальных изделий.- Электромеханика», 1964, 14 4.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 249724, кл. (j 01 Й 27/80, 1968.

3. Электроника. Труды МЭИ, 1964, вып. 5 7, с. 1 39 (прототип) .

Редактор O. Малец

Составитель А. Матвеев

Текред Л.Пекар Корректор С. Шомак

Заказ 102á/73 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужг ород, ул. Проектная, 4