Способ магнитошумового контроля механических напряжений и устройство для его осуществления

 

О Il И С А Н И Е ()974241

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)M. Кл. (22)Заявлено 30.03.81 (21) 3267665/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

G 01 N 27/83

3всударетвсиный квинтет

СССР (5З) УЙК 620.179. .14(088.8) пв делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 17.11.82

Институт прикладной физики AH Белорусско (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ИАГНИТОШУНОВОГО КОНТРОЛЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ НйПРЯНЕНИЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физикомеханических свойспв материалов и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений в элементах конструкций, преимуцественно из аморфных ферромагнитных материалов. Оно может найти применение на предприятиях радиотехнической и приборостроительной то промышленности.

Известен способ контроля степени деформации ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что в процессе перемагничивания контролируемого изде!

5 лия измеряют его характеристические магнитные параметры, например величину коэрцитивного поля Нс Баркгаузена 31 3.

Недостатком способа является труд,ность измерения .и последуюцего усред нения по времени параметров единичных скачков Баркгаузена и, как результат этого, снижение точности контроля.

Наиболее близким к изобретению является способ магнитошумового контроля механических напряжений ферромагнитных материалов, заключающийся s том, что контролируемый материал перемагничивают переменным полем, регистрируют спектр магнитного шума и по

его характеристикам определяют величину механических напряжений.

Устройство, осуществляющее этот способ, содержит последовательно соединенные блок намагничивания, преобразователь Баркгаузена, широкополосный усилитель, полосовой фильтр и квадратичный детектор, генератор качающейся частоты, выход которого соединен со вторым входом полосового фильтра, и индикатор (2 3, Недостаток данного способа и основанного на нем устройства заключается в том, что они не позволяют с достаточной точностью контролировать механические напряжения в ферромат нитных материалах с константой магнитострик3 97424 ции, близкой к нулю, и почти не приемлемы для контроля механических на пряжений в аморфных ферромагнетиках, у которых константы магнитострикции могут принимать как малые положитель- ные, так и отрицательные значения, а спектр магнитного шума носит периодический характер (3 ), Цель изобретения - повышение точности контроля механических напряже- о ний в аморфных ферромагнетиках.

Для достижения поставленной цели согласно способу магнитошумового контроля механических „напряжений регистрируют экстремальные значения

1спектральной плотности магнитного

Мума, измеряют средний период их сле> дования, по которому определяют величину механических напряжений.

Устройство, реализующее известный способ снабжено последовательно соединенными дифференцирующим блоком, нуль-органом, ключем, запоминающим блоком и блоком вычисления периода спектра, включенными между выходом квадратичного детектора и входом индикатора, а второй выход генератора качающейся частоты. подсоединен ко второму входу ключа.

Принцип работы устройства, реали зующего способ, заключается в регистрации среднего периода спектра, магнитного шума в анорйных ферромагнитных материалах, который определяется величиной приложенных механических зз напряжений.

Блок-схема устройства приведена на чертеже. устройство содержит последователь. но соединенные блок 1 намагничивания переменного тока, преобразователь 2

Баркгаузена, широкополосный усили" ° тель 3, полосовой фильтр 4, квадратичный детектор 5, дифференцируюц ий блок б, нуль-орган 7, ключ 8, запоминаюций блок 9, блок 10 вычисления периода спектра и индикатор 11, а также генератор 12 качающейся частоты, один выход которого соединен со вторым входом полосового фильтра,4, а второй выход - со вторым входом кпюча 8.

Работа устройства осуцествляется следующим образом.

Блок 1 питает обмотку намагничивания преобразователя 2 Баркгаузена переменным током. Сигнал ЭДС от скач" ков Баркгаузена регистрируется измерительной катушкой преобразователя, 1 4 ,усиливается широкополосным усйлите лем 3 и подается на полосовой фильтр 4 с регулируемой частотой настройки. С помощью генератора 12 качающейся частоты, частота настройки полосового фильтра 4 непрерывно увеличивается от минимальной частоты, определенной в предварительном эксперименте.

Сигнал с полосового фильтра 4 поступает на квадратичный детектор 5 с большой постоянной времени, где вычисляется квадрат среднего значения магнитного шума. Таким образом, на выходе квадратичного детектора 5 получаем текущее значение спектраль" ной мощности магнитного шума. Это текущее значение поступает на вход дифференцируюцего блока 6, где вычисляется текущее значение ее производной.

Частоты анализа, при которых производная спектральной плотности обра-! вдается в нуль, будут соответствовать относительным максимумам спектра магнитного шума. В момент, равенства производной нулю, сражать>вает нульорган 7, который открывает ключ 8.

Значение частоты анализа, .соответствующее этому моменту, запоминается в запоминаюцем блоке 9.

Аналогичным образом в запоминающем блоке 9 запоминаются все последующие значения частоты, соответствующие экстремальным точкам на спектре магнитного шума. Для определения с достаточной точностью периода спектра достаточно провести усреднение по трем периодам, Зафиксированные в запоминающем блоке 9 значения частот анализа, соответствующие экстремумам на спектре поступают на блок 10, который вычисляет средний период спектра и по показаниям индикатора 11 определяют величину механических напряжений в аморфном ферромагнетике.

Применение способа позволяет значительно, повысить отношение сигнал/помеха при контроле. внутренних упругих напряжений. Особо эффективным способ окажется при контроле напряжений в ферромагнетиках, у которых спектр магнитного шума имеет периодический характер и константы магнитострикции могут принимать как малые положительные, так и отрицательные значения, когда такие широко используемые магнитные параметры, как коэрцитивная сила, магнитная проницаемость, остаточная индукция оказываются малочувствитель5 9742 ными к уровню внутренних напряжений, Примером таких материалов может служить аморфный Ферромагнетик системы

Fe Ñ< äÁ Ù, на котором контролируют величйну приложенных механических на- > пряжений в диапазоне 0-25 кгlмм . формула изобретения

1, Способ магнитошумового контроля механических напряжений, заключаю- 1в щийся в том, что контролируемый материал перемагничивают переменным полем, регистрируют спектр магнитного шума и по его характеристикам определяют величину механических напряжений, о т л, и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля механических напряжений в аморфных ферромагнетиках, регистрируют экстремальные значения спектральной плот- 2© ности магнитного шума, измеряют средний период их следования, по которому определяют величину механических напряжений.

2. Устройство для магнитошумового ,контроля механических напряжений, со .держащее последовательно соединенные блок намагничивания, преобразователь Баркгаузена, LIIHpoKollollocHbIA усилитель, полосовой Фильтр и квадратичный детектор, генератор качающейся частоты, выход которого соединен со вторим входом полосового фильтра, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с, я, тем, что оно снабжено последовательно соединенным диФФеренцирующим блоком, нуль-органон, ключем, запоминающим блоком и блоком вычисления периода спектра, включенными между выходами квадратичного детектора и входом индикатора, а второй выход генератора качающейся частоты подсоединен ко второму входу ключа.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Н 2158994, кп. С 01 И 27/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР ,М 819679, кл. 0 01 t4 27/83, 1979 (прототип).

3. "Известия АН СССР. Сер. йизичес» кая"., Р" 9, 1981, с. 1739.

974241

Составитель В. Филинов

Редактор Г. Гербер Техред Е..Харитончик Корректор Н.. Буряк

Заквэ 6б55/оО Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 035 Москва Ж-35 Раивская наб. д. 4/5

) 35 аа4 Л е Л»а е берг ° ° « «м

Филиал nflll "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,