Накладной электромагнитный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1926587 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 26.09.80 (21) 2987487/25-28 с присоединением заявки М (23) Прноритет (51)N. Кл.

G 01 И 27/90 фвударстаеииы6 канитет

СССР ао делан изабретеиий и втхрытийОпубликовано 07. 05. 82, Бюллетень Рй 17

Дата опубликования описания 07.05.82 (53) УДК 620.179. .13(038.8) Н.Н. Зацепин и В.Ф. Кунцевич

1

Институт прикладной физики AH белорусской CCP (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) НАКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может

/ быть использовано для раздельного контроля физико-механических параметров электропроводных материалов.

Известен электромагнитный преоб разователь для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, содержащий возбуждающую обмотку, расположенную на ее торцах, измерительную и компенсационные обмотки, включен1о ные последовательно-встречно, компенса тор и магнит (1).

Недостатком известного преобразователя является его низкая чувстви15 тельность, не позволяющая одновременно контролировать несколько физико. химических параметров материала изделия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно, измерительной и компенсационной обмотками (2 ).

Недостаток устройства — его низ- „ кая чувствительность °

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, снабжен вторым ферромаг" нитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой, включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последователь587

55

3 926 но-встречно, и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим ферромагнитным сердечником, расположенными параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой.

На фиг. 1 представлена схема выполнения накладного электромагнитного преобразователя; на фиг. 2блок-схема контрольного устройства .

Накладной электромагнитный преобразователь содержит ферромагнитный сердечник 1 с возбуждающей обмоткой

2 и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно, из" мерительной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, второй ферромагнитный сердечник 5, параллельный первому сердечнику 1 с второй возбуждающей обмоткой 6, включенной последовательно-встречно с первой возбуждающей обмоткой 2, второй измерительной обмоткой. 7 и второй компенсационной обмоткой 8, установленными у ее торцов и включенными последовательновстречно, и подмагничивающей обмоткой 9, охватывающей вторую возбуждающую обмотку 6, и расположенный параллельно между первым и вторым сердечниками 1 и 5 третий ферромагнитный сердечник 10 с третьей измерительной обмоткой 11. Измерительная обмотка 11 выполнена в виде двух као тушек или прямоугольных рамок. При контроле преобразователь располагают над контролируемым изделием 12.

Блок-схема контрольного устройства содержит накладной электромагнитный преобразователь l3, источник 14 синусоидального тока, на выход к которому подключены первая и вторая возбуждающие обмотки 2 и 6, а на вход источника 14 тока подключен выход управляемого источника 15 коррекции.

Вход источника 15 коррекции подключен к первому выходу электронного усилителя l6, а к входу электронного усилителя 16 подключена измерительная обмотка 7, включенная последовательно-встречно с компенсационной обмоткой 8. К источнику 17 линейно изменяющегося тока на первый. выход подключена подмагничивающая обмотка 9.

Блок"схема содержит также избирательный усилитель 18 четных гармоник, избирательный усилитель 19 нечетных гармоник. Вход избирательного усилителя 18 подключен к выходу измерительной обмотки 11, а первый выход избирательного усилителя 18 подключен на вход измерительного прибора

20, второй выход избирательного усилителя 18 подключен на первый вход компаратора 21. Вход избирательного усилителя 19 подключен на первый выход усилителя 22, к входу электронного уси в лителя 22 подключена измерительная обмотка 3, включенная последовательно-встречно с компенсационной обмот". кой .4, а первый выход избирательного усилителя 19 подключен на вход изме15 рительного прибора 23, второй выход избирательного усилителя 19 подключен на второй. вход компаратора 21.

К второму выходу электронного усилителя 16 подключен вход эмиттерного

26 повторителя 24, выход эмиътерного повторителя 24 подключен на первый вход субстрактора 25, а на второй вход субстрактора 25 подключен второй выход усилителя 22,выход субстрактора 25 подключен на вход измерительного прибора 26 ° К третьему входу компаратора 21 подключен выход порогового устройства 27, а выход компаратора 21 подключен на управляемый вход электронного ключа 28, вход электронного ключа 28 подключен к второму выходу источника 17 линейно изменяющегося тока, выход электронного ключа 28 подключен на вход измерительного прибора 29.

Преобразователь работает следующим образом. о

При возбуждении вихревых токов в контролируемом изделии 12 возбуждающими обмотками 2 и 6, питаемых переменным > синусоидальным током источника 14 синусоидального тока, и одновременном подмагничивании линейно нарастающим электромагнитным полем с напряженностью, изменяющейся от нуля до величины, соответствующей насыщению материала изделия с помощью подмагничивающей обмотки 9, питаемой от источника 17 линейно нарастающего тока, контролируемое изделие l2 од иовременно перемагничивается пере,энным магнитным полем и переменным магнитным полем с линейно нарастающим подмагничиванием, т.е. осуществляется в материале изделия одновременно локальное возбуждение вихревых токов и вихревых токов с подмагничиванием.

92658

15

30

45

55

Выходной амплитудный сигнал с измерительных обмоток 3 и 7, возбуждаемый токами материала изделия, поступает на электронные усилители

16 и 22 соответственно, а напряжение холостого хода измерительных обмоток

3 и 7 компенсируется посредством соответствующих компенсационных обмоток 4 и 8. С второго выхода электронного усилителя 16 напряжение подается на первый вход субстрактора 25 через эмиттерный повторитель 24, а с второго выхода электронного усилителя 22 напряжение подается на второй вход субстрактора 25. На выходе субстрактора 25 напряжение вычитающихся амплитудных сигналов с измерительейных обмоток 3 и 7 и разность сигналов фиксируется измерительным прибором

26. Если в. иэделии 12 имеется дефект 2о (в виде трещины, поры, раковины и т.д.), то значение выходных сигналов с измерительных катушек разное овиду того, что одна из них расположена над дефектом, а следовательно, изме рительный прибор 26 зафиксирует структурное изменение,. например, наличие дефекта.

В измерительной обмотке 11 возбуждается выходной сигнал вихревыми токами, возбуждаемыми обмотками 2 и 6 при одновременном перемагничивании переменным магнитным полем и переменным магнитным полам с линейно нарастающим подмагничиванием, и выходной сигнал с измерительной обмотки 11 подается на избирательный усилитель

18, в котором выделяется вторая гармоника тока возбуждения. С первого выхода избирательного усилителя 18 выходное напряжение второй гармоники подается на измерительный прибор 20, а с второго выхода напряжение второй гармоники тока возбуждения избира- тельного усилителя 18 подается на первый вход компаратора.21. Измерительный прибор 20 фиксирует ампли4 удное или фазовое значение второй гармоники, и по значению амплитуды или фазы второй гармоники определяют физико-механические параметры материала глубинных слоев или слоев химико-термической обработки контролируемого изделия, твердость каждого слоя. Ввиду того, что определение физико-механических параметров слоев .материала контролируемого изделия осуществляется при медленном проникновении вихревых токов, возбуждае7 мых возбуждающей обмоткой 6 вглубь материала изделия под действием линейно нарастающего поля подмагничивания, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9 и изменяющегося от нуля до величины насыщения материала изделия, при измерении изменения значений гармоники из спектра выходного сигнала измерительной обмотки

1l. При этом встречное включение возбуждающих катушек 2 и 6 позволяет исключить ЭДС холостого хода и спектр нечетных гармоник тока возбуждения на выходе измерительной обмотки 11.

Выходной сигнал с измерительной обмотки 3 подается на вход усилителя

22 и с первого выхода усилителя 22 подается на вход избирательного усилителя 19, в котором выделяется третЬя гармоника тока возбуждения. С первого выхода избирательного усилителя

19 выходное напряжение третьей гармоники тока возбуждения, создаваемое . возбуждающей обмоткой 2, подается на

1измерительный поибоо 23. а с второго выхода напряжение третьей гармоники тока возбуждения избирательного уси. лителя 19 подается на второй вход компаратора 21. Измерительный прибор

23 фиксирует амплитудное или фазовое значение третьей гармоники, и ро значению амплитуды или фазы третьей гармоники определяют физико-механические параметры материала поверхностного слоя, например, твердость контролируемого изделия.

Напряжения, поступающие с избира" тельных усилителей 18 и 22, подают. ся на первый и второй входы компаратора 21, а на третий вход компарато- „. ра 21 подается напряжение с выхода порогового устройства 27, в компараторе 21 напряжения гармоник тока возбуждения вычитаются и при достижении этой разности напряжения выше напряжения порового устройства 27, на выходе компаратора 21 формируется сигнал, который поступает на управляемый вход электронного ключа 28, при этом открывается электронный ключ 28 и напряжение с источника 17 линейно нарастающего тока подается на измерительный прибор 29, где фиксируется достигшее значение тока и по значению величины достигшего тока определяют толщину слоя или глубину слоя с постоянными физико-механическими параметрами, например, с одинаковой твердостью.

926587

Напряжение с первого выхода электронного усилителя 1б подается на вход источника 15 коррекции, а напряжение с выхода источника 15 коррекции подается на вход источника 14.. 5 синусоидального тока, а на вход электронного усилителя 1б подается напряжение с выхода измерительной обмотки 7, величина которого зависит от свойств материала изделия и от вели- 10 чины линейно нарастающего электро- магнитного поля, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9, питаемой источником 17, и прямо пропорционально изменению напряжения выходного 15 сигнала измерительной обмотки 7, посредством источника 15 коррекции изменяется величина тока возбуждения возбуждающих обмоток, что позволяет исключить влияние подмагничи- 2о вающего поля на величину вихревых токов при медленном проникновении вихревых токов вглубь материала контролируемого иэделия,. а также зазора между преобразователем и из- 25 делием.

Применение предлагаемого преобразователя при контроле физико-ме ханических параметров материала изделия позволит одновременно локаль- зв но определять изменения его структуры, наличие дефектов, твердость поверхностных и глубинных слоев, толщину слоя с одинаковыми свойствами, о выявлять степень соответствия этих параметров предъявляемым требованиям к изделию. Комплексное измерение физико-механических свойств материала изделия повышает производительность труда при контроле. формула изобретения

Накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой; включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последовательно-встречно, и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим Ферромагнитным сердечником, расположенным параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 508735, кл. G 01 N 27/86, 1974.

2. Дорофеев А.Л. Электроиндуктивная дефектоскопия, М., "Машиностроечие", 1967, с. 171.

926587

Составитель О. Рудовский

Редактор А. Власенко Техред Е. Харитончик.

Корректор О. Билак

Подписное

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

Заказ 2976/38 Тираж 883

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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