Способ контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления

Способ контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительно-информационной технике. Цель изобретения - расширение области применения . Цель достигается тем, что в предложенном способе на контролируемое изделие воздействуют в продольном и поперечном направлениях гармоническим магнитным полем таким образом, что в каждом последующем периоде перемагничивания контролируемого изделия указанную фазу увеличивают на постоянную величину, кратную периоду перемагничивания контролируемого ферромагнитного изделия, при этом регистрируют спектральные составляющие отклика сигналов первичного измерительного преобразователя (ПИП) и определяют, используя их совокупность , прочностные и пластические характеристики. В дальнейшем, исключая фон, вносимый вариацией структуры в отклики сигналов ПИП, определяют первичные оценки составляющих тензора механических напряжений , величины остаточной эксплуатационной прочности объекта контроля. Устройство содержит блок компенсационных преобразователей, блок тен-1 зометрпческих датчиков, мультиплексор блок памяти, имитатор опорных деталей узел эталонного нагружения образцов, состоящий из универсального стенда, . контроллера управления стендом, узел измерения параметров магнитных шумов , состоящий из фильтра верхних частот, нормализатора импульсов, измерителя интенсивности скачков Баркгаузена и блока управления кратности а также узел формирования компенсационных сигналов5 состоящий из буферной памяти, цифроаналоговьтх преобразователей и согласующих устройства. 2 с.п. ф-лы, 3 ил-. о Ш о Јь ГО со С& со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ11ЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ (19) (!1) (S>)S С 01 И 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОЫРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4285781/28 (22) 16.07.87 (46) 15. 04.91. Бюп. N 14 (71) Краснодарский политехнический институт (72) В.М. Возмитель, Г.H. Олифиренко и Т.И, Ярошко (53) 620.179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 978029, кл. С 01 N 27/90, l981.

Авторское свидетельство СССР .Ф 1128 l56, кл. G 0 1 N 27/90, 1981., (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКНХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЬЗХ ИЗДЕЛИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительно-информационной технике. Цель изобретения — расширение области применения. Цель достигается тем, что в предложенном способе на контролируемое изделие воздействуют в продольНоМ и поперечном направлениях гармоническим магнитным полем таким образом, что в каждом последующем периоде перемагничивания контролируемого изделия указанную фазу увеличивают на постоянную величину, кратную периоду перемагничивания контролируемого ферромагнитного изделия, Изобретение относится к измеритель но-информационной технике, а именно к способам и устройствам неразрушающего контроля физико-механических свойств изделий иэ ферромагнитных материалов, и может быть использовано для контроля остаточной эксплуатапри этом регистрируют спектральные составляющие отклика сигналов первичного измерительного преобразователя (ПИП) и определяют, испопьэуя их совокупность, прочностные и пластические характеристики. В дальнейшем, исключая фон, вносимый вариацией структуры в отклики сигналов ПИП, определяют первичные оценки составляющих тензора механических напряжений, величины остаточной эксплуатационной прочности объекта контроля.

Устройство содержит блок компенсационных преобразователей, блок тензометрических датчиков, мультиплексор блок памяти, имитатор опорных деталей узел эталонного нагружения образцов, состоящий из универсального стенда, контроллера управления стендом, узел измерения параметров магнитных шу мов, состоящий из фильтра верхних частот, нормалиэатора импульсов, измерителя интенсивности скачков Баркгаузена и блока управления кратности а также узел формирования компенсационных сигналов, состоящий из буферной памяти, цифроаналоговых цреобразователей и согласующих устройства.

2 с.п. ф-лы, 3 ил. ционной прочности изделий в машиностроительной и авиационной промышлен ности, Цель изобретения — расширение облас" ти применения эа счет контроля величи» ны остаточного ресурса, времени эксп; луатации контропируемьгс ферромагнит2363

1 Г>4 а в дальнейшем, исключая фон, вносимый аддитивной составляющей помех, обусловленной вариацией структуры материала объекта контроля в отклик сигнала ПИП, определяют первоначально оценки составляющих тензора абсоI лютных реологическйх напряжений в объекте контроля

0+ .н = a„+ а4 (}а1 (1,Т);

B=1

F g}

= а <> + => а6. .Яа1 (Х,Т)

1=1 а затем определяют величину эффективл ного напряжения с з> и остаточную эксплуатационную прочность объекта — (1 — — ) ехр где m — структурно-ресл огич ес кий

Ь параметр объекта контроля;

v — величина фазового реслогиК-М ческого перехода из среды

Кельвина в среду Иаксвелла.

Во втором режиме намагничивания воздействуют на объект контроля дополнительно в продольном направлении импульсной серией с амплитудными значениями напряженности магнитных полей, соответствующих областям максимальной спектральной плотности магнитных шумов Баркгаузена, причем дискрет изменения амплитудного значения импульсной серии от цикла к циклу намагничивания устанавливают таким, что обеспечивают изменение "силового" воздействия магнитного поля на объект контроля, равное величине а = ЗППП,!,. и оценку величины времени остаточногп ресурса объекта контроля

\

5 Рэ = а .}(.,„) + 1З(, ) ! 1

+ m I(>) Л(с ), при этом весовые множители регрессн— онных уравнений а Io 4k о а ... а, а .....Й,1с,ш определяют в цикле обучения на образцах предварительной обучающей выборки образцов контролируемого сортимента.

В предлагаемом способе для. определения величины t > используют инфор20 мацию о характере изменения зависиМосТН .1 (i ) для данного ферромагнитного материала, при этом для определения величины и знака при первой

35 (с}у) H второй T (. ) производной

25 используют "силовое" воздействие магнитного поля на контролируемый ферромагнитный объект, так как между

Ц1 и ДЬ Р> существует однозначная количественная взаимосвязь.

30 В первом режиме намагничивания при переходе от одного этапа перемагничивания к другому дискретно изменяют фазовое соотношение между токами намагничивания B продольном и поперечном напрагчениях, при этом диск35 рет изменения фазы устанавливают кратным периоду перемагничивания контролируемого изделия, численно зависящий также от разности количественных значений фазовых магнитных переходов

40 + (ч — v, ), определяемых по данным для основной кривой намагничивания в цикпе обучения, при этом в укаэанном цикле устанавливают в яв 1ой форме соотношение

45 где Д с = const, соответствующий области Гука;

J — намагниченность насыщения; М вЂ” маг нитострикция насыщения оя объекта контроля ъ при этом регистрируют спектральные составляющие откликов ПИП в базисе ортогональных функций Уолша на различных локальных интервалах анализа различной кратности и по совокупности их информативных составляющих определяют величину и знак 3(Ф ) и 3(с ), а s дальнейшем проводят определения

Ф 1 "И-Н ) 60 + 6 "т л

6 (Р 63 Г 64 т V }

50 где a60- а6,,...,а64- весовые множижители, постояянные для ферромаг нитных издели контра55 лируемого ассор" тимента °

Применение ука з ан ног о с о отношения позволяет обеспечить одинаковое разрешение по контролируемым механическим

1642363 где Ь,, Ь»,b«

М

Г- К

П

U r-»» о напряжениям для ферромагнитных изделий из различных ферромагнитных материалов.

Дг»ительность импульсов серии намагничивания во втором реяшме намаг-. ничивания устанавливают такой, при которой уже практически не сказывается влияние магнитной вязкости на процесс намагничивания контролируемого изделия.

В первом режиме намагничивания аплитуды полей в продольном и поперечном направлениях устанавливают такими, что обеспечивают перемагничива- 15 ние изделий контролируемого ассортимента по предельным петлям (Й g

50-150 кА/м) . Выбор диапазона изменения амплитудньгх значений импульсной серии намагни пгвания во вто- 20 ром режиме зондирования объекта контроля осуществляется на основе определения диапазона напряженностей магнитных полей, соответствующих протеканию интенсивных процессов смещения 25 доменных границ (по скачкам Баркгаузена), и осуществляется на образцах представительной обучающей выборки.

В данном способе, обеспечивающем измерение величины остаточной эксплуатационной прочности и остаточного ресурса времени безаварийной эксплуатации объекта контроля, величину 9 определяют в режиме обучения на представительной обучающей выборке образ35 цов различных прочностных групп, при этом на последние поочередно воздействуют эталонными нагружениями в области Гука, одновременно его зондируют магнитным полем в продольном направлении, регистрируют деформации в последних и отклики сигналов первичных измерительных преобразователей, при этом используя информацию о приращении намагничивания объекта контроля, обусловленных реологическим полем, ®, ), определяют величины дЛя образцов представительной обуэ чающей выборки, а в дальнейшем опреЯФ деляют зависимость величины (— ) от 50

4щ их прочностных и пластических характеристик: л л

k=-- =Ь, + Ь,(--) + » з лн Р<

»» g гд эю

»»»»- л+ Ьг (UHS Vh í) Лх- л

+ Ь +Ь -с

«Л+н = )

Яйся весовые множители, определяемые в цикле обучения; структурно-прочностные параметры, зависящие от свойств материала изд»;лий контролируемого соРтимента, также определяется в цикле обучения на совокупности эталонных образцов, принадлежащих различным прочностным группам; оценка величины реологического поля, соответствующая фазовому реоло-гическому переходу

А л Э .:Л

+ k»» Q + kzz +e, kþÐ где kîoý k»»з весовые множители, опрегг . деляемые в цикле обучения.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально осуществляют цикл обучения, который содержит восемь фаз обучения.

В первой фазе обучения на сменные эталонные образцы различньгх прочностных групп контролируемого сортимента поочередно воздействуют гармоническим полем в диапазоне от нуля до 120 кА/M на частоте анализе (f = 20-300 Гц)

Ц с дискретом изменения амплитуды поля 5 кА/м, регистрирукт индукцию насыщения Б на указа. нных дискретах и устанавливают в дальнейшем с использованием миниЭВЕ 20 в явной форме основные кривые г»амагничивания для эталонных образцов различных прочностных групп, при этом определяют Н, а также характерные точки излома указанньгх кривых намагничивания в областях слабых и сильных зондирующих»»oneH (v »» v»»в) (фиг.2). При определении В5 используют информацию о среднем значении сигналов откликов первичного измерительного преобразователя 2 (продольной и поперечной компоненты), которые определяют по совокупности дискретных отсчетов, при этом частоту квантования измеряемого интервала анализа (периода сигнала) устанавливают кратной периоду сигналов .откликов первичного измерительного преобФ

1642363 разователя 2. Одновременно с помощью узлов устройства устанавливают в первой фазе обучения граничные значения напряженностей магнитных полей соотУ

5 ветствующих области существования магнитных шумов для различных прочностных групп. Одновременно переключают диапазонь1 интервалов обзора с помощью блока 11 управления кратностью интервала анализа и блока 25 управления, причем последний обеспечивает при переходе к последующему периоду перемагничивания эталонного изделия уменьшения кратно двум интервала обзора магнитных шумов. В дальнейшем измеряют на указапных интервалах анализа с помощью измерителя 10 интенсивность скачков Баркгаузе .на. При этом выделяют интервалы полей 20 (ар) (n p)

,, Н (. (верхний и нижний порого1(1) 2(1) вые значения полей) с максимальной интенсивностью скачков Баркгаузена для различных прочностных групп образ-25 цов контролируемого сортимента, а по завершению этой операции заносят ука4

) (P) (пр занные значения Н и II в имита1 2 тор 21. Укаэанная информация с контроллера 6 тока намагничивания через перепрограммированный параллельный интерфейс 19 поступает в имитатор

21, при этом запись и считывание информации с него во времени синхрони» 35 зируется блоком 25 управления.

Сбор измерительной информации и преобразование в цифровую форму исходного сообщения осуществляется следующим образом. 40

Исходная измерительная информация с выходных обмоток первичного измерительного преобразователя 2 поочередно поступает через аналоговый коммутатор 3 на вход аналого-цифрово,го преобразователя 4. С выхода последнего измерительная информация, представленная в цифровой Форме, поступает далее через мультиплексор 18 50 и перепрограмьяруемый параллельный интерфейс 19 в миниЭВМ 20, Согласно указанной информации с помощью последней определяется зависимость В

= f (H ) . (rpe H - амплитудное значе- 55

IVI YI1 ние магнитного поля) в явной форме, в дальнейшем в миннЭВМ 20 вычисляются также текущие зна" ения прокзводcia+ ных — — на основании которых первона-. с(П чально определяют их аномальные значения в области слабых и сильных полей, а

1 затем и численные значения Фазовых магнит ных пер еходо в ч „<, „, (Фиг . 2)

Указанная информация записывается в дальнейшем также в имитатор 21 опорных эталонных деталей, представляюшдй по конструктивному исполнению

ПИЗУ, при этом адресную часть сообщения определяют данные о пределе текучести (младший байт), oG относительном суждении (средний байт), а порядковый номер дискретного сообщения, отражающего т екушне значения откликов первичного измерительного преобразователя при (= const

У= и, г

const и ь, = 0 содерхмтся в старшем байте адресной части информационного слова (N; а. 64) . В ячейках имитатора 21, соответствующих N, ", 64 (для старшего байта указанного информационного слова) хранится информация о числовых значениях v> и, ч„

Кроме того, в ячейках указанной ад ресной части хранится также информа 1 5 ция о числовых значениях --, опредед Э ляемая в четвертой фазе цикла обучения для каждого эталонного образца, принадлежащего к обучающей представи.тельной выборке образцов, Во второй фазе цикла обучения используют исходные образцы обучающей выборки, принадлежащие различным прочностным группам изделий контролируемого сортимента, при этом на указанные эталонные образцы поочередно с помощью блока 1 намагничивания воздействуют электромагнитным гармоническим полем на частоте анализа (f ) . Амплитудное значение токов намаг ничивания ус та навли вают с помощью контроллера 6 тока намагничивания равным величине Н() фазовое лп х соотношение (9. (между током намагни -1, чивания в продольном и поперечном направлениях) в каждом такте намагничивания изменяют.

Для каждого образца контролируют поочередно продольную и поперечную

; составляющие отклика сигналов пер.вичного измерительного преобразователя 2. Определяют первоначально гар" моники Уолша различной кратности .(n = 0,1,2,3) а на зак и 1ительном этапе второй фазы цикла обучения

11 .1 64236 (с использованием регрессионной процедуры) устанавливают в явной форме соотношения, обеспечивающие мнот опараметровый контроль прочностных и пластических характеристик объекта исследований (5 (7, g) . При этом для более полного отображения информации о структуре материала (характера распределения bio слоям) испопьзуется в предлагаемом изобретении дискретное изменение фазы между намагничивающими токами (ЬЦ1 ° 7, 2-36o) кратное периоду намагничивающего тока,от одного этапа намагничивания к другому, 15 что позволяет выявлять в матрице основного металла наличие включений,существенно влияющих на прочностные и пластические свойства контролируемых иэделий.

При этом величину Ьф устанавливают из условия кратности величине

+ М. н-  — л-н л- ЕО °

Н lmax) !

5 и выбирают ближайшее по значению, при которых выполняется условие

25 кратности их периоду перемагничивания. Выполнение. соотношения (7) обеспечивает, в свою очередь, выполнение усл овия одина ко в ой ра з р ешающей с пособности по указанным контролируемым параметрам для изделий различных сортотипов, имеющих существенное различие в характеристиках, отражающих динамику процесса пер емагничивания деталей, которые, в свою очередь, неразрывно связаны с характером формирования реоменных мезоструктур в объеме исследуемого объекта в силу проявления механизма магнитореологической аналогии в области слабых и 40 средних зондирующих полей. При этом контроллер 6 тока намагничивания обеспечивает-при переходе от одного цикла намагничивания к другому изменения фазы намагничивающего тока в 5 поперечном направлении относительного продольного направления намагничивания с приращением на постоянную величину A(P . Последнее достигается тем, что в контроллере 6 изменение 50 фазового угла реализуется путем сдвига адресной части информационных слов в ППЗУ íà "n" (т.е. М = Б + n)

6) при этом последнее реализуется путем использования микропроцессора в 55 контроллере 6 тока намагничивания.

Выходная информация через цифро.аналоговые преобразователи контроллера 6 тока намагничивания в аналогг3

12 вой форме поступает на блок 1 намагничивания, представляющий собой конструктивно два усилителя тока, нагруженные на намагничивающне обмотки первичного измерительного преобразователя 2. Во второй фазе цикла обучения информация в виде дискретных выборок (при различных градациях фазы между токами намагничивания) одновременно поступает через интерфейс 19 в миниЭВМ 20 и в имитатор 21 опорных эталонных деталей, что позволяет в дальнейшем при измерении напряженного состояния объекта контроля исключить влияние аддитивной составляющей погрешности, обусловленной вариацией структуры материала изделий контролируемого сортимента. На завершающем этапе второй фазы цикла обучения с использованием миниЭВМ 20 устанавливают в явной форме составляющие уравнения, используемые для контроля величины ч„„в - у,,„ . Квантование исходного сообщения осуществляется с частотой, равной частоте формирования сигналов намагничивания в контроллере 6 токов намагничивания. Переход на другой режим намагничивания осуществляется с помощью управляющей миниЭВМ

20, которая через перепрограммируемый параллельный интерфейс 19 воздействует на блок 25 управления и синхронизации, который, в свою очередь, запоминает принятую команду и дискрет изменения по фазе между намагничивающими токами. После завершения вьп олнепия команды формирования намагничивающнх токов на заданном интервале зондирования объекта контроля (кратном периоду намагничивания) контроллером 6 токов намагничивания принимается исходное сообщение о новом режиме намагничивания и осуществляется в ды;ьнейшем указанная "сортировка адресной части" в

ППЗУ контроллера 6 токов намагничивания соответствующей части, где осуществляется хранение информации о намагничивающем токе, осуществляющем зондирование объекта в поперечном направлении. При этом блок 25 управления и синхронизации после приема команды первоначально дешифрирует адрес .обращения (контроллер 6 токов намагничивания или контрллер 24 управпения стендом и т.д.), а в дальнейшем, определив объект, к которому обращается управляющая миниЭВМ 20, запрашива!

1642363 ет его о готовности принять сообщение, и после подтверждения им запроса ro— тонности на прием информации блок 25 ! управления передает указанное сообщение по адресу обращения. При обращении периферийного блока, например контроллера 6 токов намагничивания, о завершении выполнения заданного режима намагничивания блок 25 управления обеспечивает передачу сообщения в управляющую миниЭВМ 20 через мультиплексор 18 и интерфейс 19, При одновременном обращении к управляю-щей миниЭВМ 20 несколько периферийных блоков она их запоминает и производит переноначально связь с блоком, имеющим высокий приоритет (контроллером 24 управления стендом или контроллером 6 токов намагничивания), а затем имеющим нижние приоритеты (аналоговый коммутатор 3 измерителя 10 ,.интенсивности. скачков Баркгаузена, блок 22 памяти, имитатор 21 опорных эталонных деталей).

Одновременно с вычислением в микроЭВМ 20 спектральных составляющих Уолша в измерителе 10 определяются на локальных дноичных интервалах, соответствующих максимальной спектральной плотности магнитных шумов, интенсивность скачков Баркгаузена путем подсчета их количества на указанных локальных интервалах, определяемых значениями Н„<, и H <,1, где i

= 0,1,2,3,4 — кратность двоичных интервалов, кратных интервалу (Н пр)

Н ц)) наличия магнитных шумов в спектре сигналов — откликов преобразователя 2. Первоначально исходная ин- 40 формация о сововуциости (Н.. и пр по 2 ()

Н . 1 заносится по команде йоступаю>(l) р щей з блока 25 управления, из имитатора 21 опонных эталонных иэделий в измеритель 10 интенсивности скач45 .ков Баркгаузена в его буферную память.

С выхода; коммутатора 3 информация об откликах сигналов преобразонателя

2 поступает на фильтр 8 верхних час" тот, на выходе которого присутствует

50 информация только о магнитных шумах.

В дальнейшем информация нормализуется по амплитуде в нормалиэаторе 9, .с которого она поступает на вход из" мерителя 10. На другой вход последнего поступает информация с выхода блока 1 намагничивания о текущих значениях намагничивающих токов, обеспе чивающих намагничивание сменного эталонного образца н продольном и поперечном направлениях. Кодосостояние блока 15 управления кратностью определяется номером цикла перемагничивания при исходных начальных условиях намагничивания . После завершения вычисления интенсивности магнитных шумов на локальных интервалах кратности m = 3 измеритель 1 0 интенсивности скачков Баркгаузена сигнализирует о завершении указанной фазы измерения в миниЭВМ 20 через мультиплексор 18 и интерфейс 19. МиниЭВМ

20 через блок 22 управления и синхронизации воздействует на контроллер 6 токон намагничивания, который, в свою очередь, переводит работу блока 1 намагничивания на последующий режим намагничивания (другой последующий дискрет фазы между намагничивающими токами) . Смену эталонного образца одной прочностной группы на образец последующей прочностной группы осуществля,ют после изменения режимов намагничивания по фазе всей совокупности ее дискретов (в пределах 360 ). При этом для всей совокупности откликов первичного измерительного преобразователя

2 н миниЭВМ 20 вычисляют спектраль.ные составляющие Уолша различной кратности, а в измерителе 10 интенсивности скачков Баркгаузена определяют интенсивности скачков Баркгаузена на различных интервалах анализа магнитных шумов, при этом указанную информацию одновременно записывают через мультиплексор 18 и интерфейс 19 в ми- ниЭВМ 20 и имитатор 21 эталонных опорных иэделий.

На основании указанной информации и данных о прочностных и пластических характеристиках (G»,(>8, ) ) для сменных эталонных образцов, принадлежащих обучающей выборке в миниЭВИ 20 с использованием регрессионной процедуры определяют явный нид уравнений (1), обеспечивающих неразрушаю щий электромагнитный контроль вели чин С р С (P . В первой и второй фазе обучения на первичные обмотки компенсационных первичных преобразователей блока 15 подают с соответствующих цифроаналоговых преобразователей 13 и 16 через согласующие устройI ства 14 и 17 (эмиттерные повторители) напряжения, равные нулю, так как исходная информация, хранимая в буферной памяти 12, соответствует в данном

1) 1642363 ну 11змерительные обмотки первичного измерительного преобразователя 2 включены встречно с обмоткаья измерительных катушек ком5 пенсационных .первичных преобразовате лей блок» 15.

В третьей фазе цикла обучения совокупность сменных эталонных изделий подвергают поочередно с помощью универсального стенда 23 эталонному погружению в диапазоне изменения механических напряжений, соответствующем области Гука. При этом дискретность изменения механических напряжений устанавливают равной 10-20 МПа и определяют с помощью миниЭВМ 20 численные значения фазовых реологических переходов из среды Гука в среду Кельвина (v ) для эталонных образцов различ- 20 г-к ных прочностных групп, принадлежащих обучающей выборке. Для этого используют информацию о продольной g

3, аналого-rq gposoA преобразователь

4, интерфейс 19, мультиплексор 18 поступает в миниЭВМ 20. В последней вычисляется результирующая деформац " я

В четвертой фазе обучения определяют в явкой форме величину (--г, Зб при этом используют сменные эталонные образцы, не подвергавшиеся ранее нагружению (в третьей фазе цикла обучения) . На последние воздействуют гармоническими электромагнитными полями с приращением по Н„„(от цикла к циклу перешагничивания эталонных изделий), равным 0,50 KA/м, при этом определяют вносимые магнитным полем магнитострикционные деформации насыщения

g>(m), а с помощью первичного измерительного преобразователя 2 выделяют информацию о J>(m). В миниЭВМ 20 определяют первойачально магнитострикцию насыщения Я„„(m), так как габаритные размеры контролируемого изделия.известны, а затем вычисляют от% (m) ношение .- — —, которое позволяет ycJq (m) . танавливать зависимость между магнитсогласно алгоритму а и в дальнейшем по вычйсленным значениям первой прбизводной d$, /d ь, определяют величину vt- äëÿ сменных эталонных образцов обучающей выборки, принадлежащих различным прочностным группам, при этом используют критерий отличия .указанной производной от нулевого значения.

В третьей фазе цикла обучения 40 на указанные образцы не воздействуют электромагнитным полем, Управление универсальным стендом 23 осуществляется контроллером 24 управления стендом. 45

Начальные условия нагружения сменных эталонных изделий обучающей выборки задаются программным обеспечением миниЭВМ 20, которые через интерфейс 19 поступают в контроллер 24 50 управления стендом, при этом первоначально передается адресная часть, а затем информативная часть сообщения по шине ШЛ/ШД.

По конструктивному исполнению конт-у роллер 24 управления стендом соответствует контроллеру 24 управпения

К1-10, в который дополнительно введены цифроаналоговые преобразователи, с помощью которых осуществляется управление сервомеханизмами универсального стенда 23. После определения величин v для эталонных образцов различных прочностных групп осуществляют поочередно дальнейшее нагружение части. сменных эталонных образцов, при этом охватывают динамику изменения прочностных и пластических характеристик для изделий контролируемого сортимента (в области Кельвина), причем воздействуют на последние одинаковыми по величине реологическими полями в продольном и поперечном направлениях. В дальнейшем определяют соглас но алгоритму (7) в миниЭВМ 20 величи- . ны У в .дискретных точках нагружения о ( эталонных образцов, а затем по аномаd1, лиям производной - определяют и

dnÄÄ, 1 величину фазовых реологических переходов из среды Кельвина в среду Максвелла (vK „) . После выполнения указанной операции осуществляют определение в явной форме зависимости = ((ь )

I, для эталонных образцов различных прочностных групп и сравнивают последние с зависимостями J = ((Н )для указанных сменных образцов, определяемых в пер в ой фаз е о 6уч ения, и устанавли— вают интервалы полей (магнитных и реологических), для которых указанные зависимости связаны линейными соотношениями (от нуля до j,, Н,).

-Э !

1642363 ным и реопогическими полями согласно выражению (4) .

После достижения Н„= Н вычисляют с использованием всей совокупнос5 ти (ф ) и fË усренненное ннаеение

K„A= 3/2 т

Х () 5= — Q ()

М 5

В данной фазе обучения узел формирования компенсационных сигналов функционирует аналогично, как в первых двух фазах обучения. Узел эталонного нагружения образцов не функционирует

На первичные обмотки компенсационных преобразователей блока 15 поступают компенсационные напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей

13, 16 через согласующие устройства

14, 17, равные нулю. В дальнейшем устанавливают в явной форме вид уравнения (6) с использованием миниЭВМ20.

В последующей фазе цикла обучения 25 определяют в явном виде регрессионное уравнение (2), позволяющее контролировать в цикле измерения составляющие

Механических Напряжении С и H ь 22

A Л при этом узел формирования компенсационных сигналов обеспечивает синхронно с шагом квантования исходного континуального сигнала в аналого-цифровом преобразователе 4 и выдачу в виде дискретных выборок (поступающнх на входы цифроаналоговых преобразователей 13,16, через буферную память

12 из соответствующих ячеек имитатора 21 опорных эталонных изделий) фоновой составляющей отклика первично- 40 го измерительного преобразователя, обусловленной вариацией структуры металла изделий контролируемого сортимента, устанавливаемой во второй фазе цикла обучения. Указанная информация через согласующие устройства 14, 17 поступает на первичные катушки компенсационных первичных преобразователей блока 15, тем самым обеспечивает исключение аддитивной составля- .

A ющей погрешности измерения с ., и ь 22 обусловленной вариацией структуры (прочностных и пластических характеристик) для изделий контролируемого сортимента. В данной фазе узел формирования зондирующего воздействия на объект контроля функционирует .так же, как и во второй фазе цикла обучения. Отличие заключается в том, что после смены режима эталонного нанагружения сменных образцов, принадлежащих представительной обучающей выборке, оно вновь по запросу контроллера 24 управления стендом запускается на повторный режим работы. При этом запрос на повторный режим работы узла формирования зондирующего воздействия поступает по шине управления в блок 25 управления, который, в свою очередь, оповещает контроллер 24 управления стендом о приеме им данного запроса. В свою очередь, блок 25 управления согласно принятому запросу разрешает передачу указанной команды через мультиплексор 18, интерфейс 19 в контроллер 6 намагничивания. После получения сообщения контроллером 6 тока намагничивания последний подтверждает получение запроса от контроллера 24 управления стендом.

Одновременно с передачей компенсационных напряжений с выхода узла формирования компенсационных сигналов на первичные обмотки преобразова-, телей блока 15 осуществляется выдача с соответствующих ячеек памяти имитатора 21 численньи значений интенсивностей скачков Баркгауэена, полученных на локальных интервалах анализа различной кратности магнитных шумов во второй фазе цикла обучения (при а; = О) в соответствующие раэряЛ ды буферной памяти измерителя 10 интенсивности скачков Баркгауэена. Использование указанной информации позволяют исключить влияние аддитивной составляющей погрешности, обусловленной вариацией структуры, при контроле составляющих тенэора механических и напряжений ь и ь22 . Указанные фоноt1 вые составляющие в дальнейшем вычи,таются (в измерителе 10 интенсивности) из суммарной интенсивности скачков Баркгаузена на указанных интервалах анализа магнитных шумов, когда на объект контроля воздействуют меха1 нические напряжения (. = О), Оченные эталонные образцы, принадлежащие ,представительной обучающей выборке, используемые также в четвертой фазе цикла обучения, нагружают циклически с помощью универсального стенда 23 нагрузками, изменяющимися во времени по треугольному закону, с дискретом изменения реологических полей 10I

20 МПа. Амплитуду нагружения от цикла к циклу нагружения увеличивают

164 2363 также на величину, равную 10-20 МПа начиная сп значения l0-20 iUla, тем самым создают в объекте контроля реологические поля, обусловленные растягивающими и сжимающими нагрузками. Иагружения сменных эталонных обpaзцов, принадлежащих различным прочностным группа;, осушествля -т с помощью уливерсал ного с "енда 23 в двух 1О ор г0I ональных направлениях, при этом управление последнех о осуществляют с помощью контроллера 24 управления стендом на основе начальных условий нагружений. в данной фазе цикла обучения, задаваемых с помощью миниЭВМ

20 (согласно ее программному обеспе-чению). В данной фазе цикпа обучения при нагружении сменных образцов, в отличие от предыдущей фазы обучения, 20 используют по одному образцу, принадлежащему каждой прочностной г руппе изделий контролируемого сортимента при одной градации асимметрии нагружени ., Максимальную амплитуду нат р:же- 25

„, гни >) ния устанавливают равной 0,95 i (деформации Гриффитсона) . В качестве информативных составляющих используют гармоники Уолша, определяемые на интервалах анализа различной кратности с помощью миниЭВМ 20, причем используют только те гармоники, которые соответствуют. зондирующим магнит%. ным полям Н; П., т.е. в области по1 лей, где в большей мере проявляетея механизм магнитореологической аналогии в изделиях на ферромагнитной основе. При нагружении эталонных образ цов различных прочностных групп используют следующие градации асимметрии цикла напру;-». ения:

0 2; 0,5; 1; 2;

kA„д =. 0 1-

"м "яг

5;

/ н г е kn. n, (--(у„ н> гг

45

1 . » ) 2г

Для всей совокупности откликов ,сигналов первичного измернтельного преобразователя 2, нес ущих измери- 50 тельную информацию о напряженном состоянии, создаваемом в теле эталонных образцов при различных условиях их нагружения с использованием регрессионной процедуры, устанавливают 55 с помощью миниЭВМ 20 явный вид урав- нений (2), согласно которому в цикле измерения осуществляют измерение величин „, è „„, В связи с тем, что в области слабых и средних полей (до

Н, и, соответственно, до G ) между

1 л»-! магнитными и реологическими свойствами ферромагнитных материалов няблюда->тся линейные зависимости, а при

H ) П и с; o, между ними наблюдаюти л»

I ся только однозначные зависимости (прежде всего, между параметрами Н, и !! ), поэтому для повышения точнс>сц A ти многопараметровогo контроля ь i

Л и ьг электромагнитными методами пеобходимо осуществлять вычисление втой л л ричуых оценок величин ь!; (Ф ) и

М (г) . При установлении в явном виде уточненных регрессионных оценок величин реологических полей используются исходные информативные составляющие исходных уравнений, производят только перенормировку весовых множителеи пРи них Я Я о ... Я, р Я 5

Перенормировку указанных весовых множителей осуществляют с использованием регрессионной процедуры по совокупности информативных составляющих соответственно при уровнях нагружения и лХ л ц+ ь (ь. и ь 7с,", которые реализуют разЪ дельно.

Определение структурно-реологического параметра тл, зависящего однозначно. от.степени потери несущей способности контролируемого изделия в процессе его эксплуатации (изготовленного из даннои марки стали), оснокано на вычислении в данном цикле

A °

l обучения параметра 1 . e(.p

1 on . л пРит ! л Л где !!ь = 1 -((С!т/(7 )g-Сн t + С, х ьнз ц Р1 )

t — время эксплуатации контролируемого изделия, С,С - весовые множители, определяемые в шестой фазе цикла обучения, зависящие от структурно-реологичес

22

1 6 l> 2 3 (> 3

+ >< л л

mA = mn +(0 /6 ) V d« tp + (9) + d ka л.

« > <2 при этом используют информацию о деких свойств материала контролируемых изделий.

При этом вторая составляющая уравнения (8) отражает вклад в потерю несущей способности объекта контроля от времени эксплуатации t, которая зависит от его прочностйых и пластических характеристик ((3,G,,(P), а. третья составляющая указанного уравнения отражает изменение указанных его свойств от асимметрии нагружения объекта контроля. В указанной (пятой) фазе цикла обучения на завершающем ее этапе устанавливают в явной форме численное значение m для области

+ нагружения эталонных образцов соответ ствующей области Гука и Кельвина, при чем используют информацию о деформациях для всей совокупности эталонных образцов. Величина тп для указанной "!<> области нагружения эталонных образцов совпадает с величин