Способ многопараметрового магни-тошумового контроля

 

Союз Советсиии

Социвлистичеснии

Республик

О 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (И),1коиолнительное s.àâò сви@-ву (22) Заявлено Îl . 06. 79(21) 2773495/25-28 (51)М. КЛ.

G 0l и 27/86 с присоедииеиием заявки,%

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет (53) УД К620. 179. .14(088.8) по йелаи изобретений и открытий

Опубликовано 23 07 ° 81 ° Бюллетень Ж 27

Дата опубликования описания 30.07;81 т r5 ПАТЕИТНОТЕХИИЧЕт".ЫАЯ

БаБЛт1ОТЕКА (72) Авторы изобретения

В.М.Васильев и Л.В.Андрианова,Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (7I ) Заявитель

1 (54) СПОСОБ МНОГОПАРАМЕТРОВОГО МАГНИТОШУМОВОГО

КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям и может найти применение при исследовании структуры ферромагнитных материалов.

Известен способ магнитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полями низких частот, регистрируют возникающие при этом скачки

Баркгаузена .и по их параметрам судят о значении контролируемой величины 11.

Недостатком способа является низкая точность измерения, обусловленная тем, что измеряют поток скачков Баркгаузена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ многопараметрового магнитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагни20 чивают полем низкой частоты, регистрируют возникающие при этом скачки

Баркгаузена, формируют текущий спектр магнитных шумов, выделяют компоненты

2 огибающей спектра и определяют их амплитудно-фаэовые параметры, по значению которых судят об измеряемом параметре (2 .

Недостатком известного способа является низкая точность при осуществлении многопараметрового контроля ферромагнитных материалов, так как измерение осуществляется на одной частоте анализа. Например, оценка качества цементации стали должна проI изводиться сразу по нескольким параметрам: твердость поверхности, глубина цементации, твердость сердцевины, характер распределения углерода в цементированном слое и т.д., что не обеспечивается предлагаемым способом.

Цель изобретения — повьппение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют дискретный спектр огибающей на нескольких частотах, определяют соотношение полученных

8490

3 таким образом дискретных спектров и по ним судят о величине контролируемых параметров. Информацию о контролируемых параметрах получают путем обработки полученных спектров

5 корнемерным и опознавательным методами.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 2 — вид сигналов магнитного шума и виды спектров этого сигнала.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 низкой частоты, магнитошумовой преобразователь 2, высокочастотный фильтр 3, . широкополюсный усилитель 4 и параллельно соединенные с его выходом избирательные усилители 5-7, настроенные на заранее выбранные частоты анализа. Число избирательных усилителей равно числу контролируемых параметров. К выходам избирательных усилителей подключены входы низкочастотных анализаторв 8-10 спектра, выходы которых соединены со входами опознавательного блока ll с помощью которого получают информацию о контролируемом параметре.

Способ осуществляется следующим образом.

Генератор l питает сигналами низкой частотыЯ преобразователь 2. В результате воздействия поля преобразователя 2 на изделие (не показано) в нем появляются сигналы Ос (фиг. 2а) магнитного шума. Эти сигналы проходят через высокочастотный фильтр 3 и усиливаются в усилителе 4, после чего поступают на входы избирательных усилителей 5-7, каждый из которых настроен на свою полосу частот, с выхода усилителей 5-7 сигналы поступают, соответственно, на анализаторы

8-10 спектра и далее — на опознава- 4> тельный блок 11, где осуществляется анализ сигналов анализаторов 8-10 спектра.

Дискретный спектр индукции магнитного потока В (t) не создает ЭДС .в индикаторной катушке магнитошумового преобразователя, так как плоскость этой катушки расположена параллельно линиям индукции.

Измеряя спектральную плотность мощности магнитных шумов на заранее выбранных частотах а =а„, в . . аО при интегрировании с постояйнои времени, меньшей периода перемагничивания, 61 4 получают текущие значения спектральной плотности мощности g (сю,t) (фиг. 26) в виде "всплесков" магнитных шумов, идущих с частотой 2Я, где Я вЂ” частота перемагничивания.

Амплитуда, длительность и форма этих "всплесков" очень сильно зависят от структуры и состояния контролируемого образца, кроме того одному и тому же значению G (а>) (фиг. 26) соответствует множество функций

g(цу, t) (фиг. 2в, д) т,е. эти параметры обладают большой информативностью. Наиболее простым способом количественной оценки формы "всплесков" спектральной плотности мощности магнитных шумов является спектральный анализ. Спектр огибающей S< Q) (фиг. 2г, е) представляет собой дискретные составляющие, кратные частоте следования "всплесков" магнитных шумов, т,е. четные гармоники частотыЯ .

Огибающая g (uu

В Форму g(<„t) основной вклад дают скачки с большей длительностью, которые несут информацию о более глубоких слоях.

Многомерная обработка спектров

S (Й) и S (+) позволяет повысить

2 точности оценки качества контроля многопараметровых величин.

Спектры 5„.(Q) совершенно не связаны с нелинейностью функции В(Н), а являются количественной характеристикой необратимых процессов сме-. щения доменных границ, несущих ин-

Формацию о состоянии Ферромагнитного материала. С целью отстройки от влияния мешающих факторов о значении контролируемой величины судят по соотношению амплитуд дискретных спектров огибающей магнитных шумов, выделенных на частотахм,а>,ой,...

1 2 n °

Скачки намагниченности, происходящие в контролируемом материале, создают в индикаторной катушке преобразователя 2 скачки Баркгаузена, совокупность которых представляет собой периодически нестационарный случайный процесс 0с (фиг. 2а), 849061

Формула изобретения

5 имеющий сплошной спектр магнитных шумов g (а1) (фиг. 2б) .

Измеряя спектральную плотность мощности магнитных шумов на частотахщ„uu ...ж с помощью избира5 тельных усилителей 5-7, число которых равно числу контролируемых па.„еметров, детектируя выходные сигналы квадратичными детекторами и интегрируя с постоянной времени меньшей периода перемагничивания, получают огибающие текущих спектров

9 (®„g) 9 (Zp) 9 (Q) (фиг. 2в) .

Анализируя огибающие спектров g(00

Анализируя огибающие спектров g(uuÄ ) с помощью низкочастотных анализаторов 8-10 спектра, получают дискрет- z0 ные спектры S„-(Q), по соотношению амплитуд которых судят о величине контролируемых параметров.

Информацию о контролируемом параметре получают путем обработки полученных спектров корнемерным или опознавательным методами. Возможность использования опознавательного метода для получения информации о контролируемых параметрах при многопараметро- 30 вом магнйтошумовом способе вытекает из следующих соображений.

Сущность многопараметрового магнитошумового опознавательного метода сводится к тому, что выбранную определен-З5 ным образом долю частотного пространства„размерность которого ограничивается числом наиболее существенных признаков, разделяют на непересекающиеся области (или окрестности), каж- 40 дой из которых соответствует определенный класс (значение контролируемой характеристики),.

Использование большого количества информации о контролируемой характеристике, содержащейся в спектрах

Q), S (Я) позволяет повысить точ1 ность койтроля, увеличить надежность испытаний, расширить диапазон однозначного измерения контролируемой характеристики.

Образец, относящийся к некоторому классу, характеризуется определенными, свойственными только этому классу, значениями признаков, по координатам которых можно найти точку, однозначно отображающую исследуемый образец, а все образцы с аналогичными значениями признаков изображаются точкой или областью в пространстве выбранных признаков S Q), образуя определенный класс.

Изобретение позволяет при контроле материалов с изменяющейся по глубине структуре выбором частоты анализа изменять в суммарном шуме соотношение мощностей скачков Баркгаузена, происходящих на разных глубинах, производить многомерную обработку огибающих текущего спектра, измеренного на различных частотах анализа, повысить точность контроля параметров,,характеризующихся несколькими величинами.

Способ многопараметрового магнитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкой частоты, регистрируют возникающие при этом скачки Баркгаузена, формируют текующий спектр магнйтных шумов, выделяют компоненты огибающей спектра и определяют их амплитудно-фазовые параметры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

1 контроля, измеряют дискретный спектр огибающей на нескольких частотах,определяют соотношение полученных дискретных спектров и по ним судят о величине контролируемых параметров.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР 9 71635", кл. G Ol М 27/86, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2587066, кл. G 01 N 27/86, 1978 (прототип).

84906I

ВНИИПИ Заказ 6082/56 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4