Способ магнитного контроля, основанныйна эффекте баркгаузена

Способ магнитного контроля, основанныйна эффекте баркгаузена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОюз Собетскмх

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖОМУ С ВЯЛЬСТВУ (61) Дополнительное к абт. сеид-бу

Р )м. кл.з

С 01 К 33/00 (22) Заяблемо 1801.79 (Я1) 2715957/10-21 с присоединением заявки М

Государственный комнтет

СССР

Ilo делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.01В1.Бюллетень Н9 4

Дата опублмкобаммя описания 10. 02. 81 (53)УДК 621 317 .44(088.8) (72) Автор изобретения

Б.В.Лаврентьев

1"и

1 \ ):,"а д

Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт технологии машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ, ОСНОВАННЫЙ

НА ЭФФЕКТЕ БАРКГАУЗЕНА

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для контроля структуры стальных и чугунных изделий, например, для контроля твердости стальных иэделий после термической обработки.

Известен способ магнитной структуроскопии, основанный на эффекте

Баркгаузена, при котором перемагничивают контролируемое изделие по предельной петле гистерезиса, регистрируют с помощью индукционного преобразователя ЭДС скачков Баркгаузена и по Ъорме нормированного спектра

ЭДС судят о свойствах контролируемого изделия (.11 °

Недостатком известного способа является сложность его реализации. 2О

Известен также способ магнитного контроля, основанный на эффекте Баркгаузена, при котором перемагничивают контролируемое изделие по предельной петле гистерезиса, регистрируют с помощью индукционного преобразователя ЭДС скачков Баркгаузена и по действующему значению этой

ЭДС судят о свойствах контролируемого изделия (2). 30

Недостаток этого способа заключается в низкой чувствительности к свойствам контролируемого изделия, так как чувствительность определяется изменением ЭДС скачков Баркгаузена при изменении магнитных свойств контролируемого изделия, а это изменение невелико даже при переходе от наиболее магнитожесткого к наиболее магнитомягкому изделию (составляет обычно 10-50%).

Цель изобретения — повышение чувствительности к магнитным свойствам контролируемого изделия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе магнитного контроля путем перемагничивания контролируемого изделия по предельной петле гистерезиса, регистрации с помощью индукционного преобразователя ЭДС скачков Баркгаузена и определения по действующему значению этой ЭДС свойств контролируемого изделия, ЭДС индукционного преобразователя стробируют прямоугольными импульсами, следующими с удвоенной частотой перемагничивания, задержка фронтов которых относительно напряженности перемагничивающего поля постоянна, при этом передний фронт соответству800915 ют во времени достижению внешним полем напряженности поля старта для наиболее магнитомягкого образца, задний фронт — напряженности поля старта для наиболее магнитожесткого образца, а действующее значение ЭДС преобразователя определяют в интервале стробирования.

На фиг. 1 представлено устройство, функциональная схема; на фиг. 2 временные диаграммы электрических процессов, происходящих в различных точках схемы устройства; на фиг. 3 графики зависимости ЭДС преобразователя магнитной жесткости образца.

Контролируемое изделие 1 циклически перемагничивают с помощью соленоида 2, обмотка которого соединена с зажимами 3 источника переменного тока. В материале образца 1 происходят скачки Баркгаузена, которые наводят ЭДС в обмотке,индукционного преобразователя 4. Эту

ЭДС фильтруют фильтром 5 верхних частот для подавления дискретных компонентов со спектра (первая и высшие гармоники), усиливают широкополосным усилителем б и подают на сигнальный вход стробируемого усилителя 7, который пропускает сигнал только в течение интервала действия на его входе управления прямоугольного строб-импульса, в любой другой момент времени усилитель заперт.

Стро-импульс формируют следующим образом.

Напряжение с резистора 8, включенного последовательно с обмоткой соленоида 2, совпадающее по фазе с током перемагничивания и, следовательно, напряженность о перемагничивающего поля, подают на вход фазорегулятора 9. Выходное напряжение фазорегулятора 9 подают на вход удвоителя 10 частоты. Выходное напряжение удвоителя 10 частоты подают на вход формирователя 11 строб-импульса, представляющего собой ждущий одновибратор с регулируемой длительностью импульса. Выходное напряжение формирователя 11 подают на вход управления стробируемого усилителя 7.

Регулировкой фазы выходного напряжения фазорегулятора 9 устанавливают Во времени передний фронт стробимпульса. Регулировкой длительности импульса формирователя 11 устанавливают во времени задний фронт стробимпульса. Выходное напряжение стробируемого усилителя 7 через детектор 12 действующего значения (квадратический детектор) подают на индикатор 13, по показаниям которого судят о свойствах контролируемого изделия.

Сущность данного. способа заключается в следующем.

fO

SO

Контролируемый образец 1 циклически перемагничивают внешним магнитным полем, изменяющимся по синусоидальному закону (фиг. 2а . При. этом индукция в образце изменяется по петле гистерезиса (фиг. 2б), форма которой определяется свойствами образца. При перемагничивании наиболее магнитомягкого образца, имеющего петлю гистерезиса А„ А В„В, скачки Баркгауэена возникают в материале образца при достижении разности максимального и текущего значений напряженности внешнего поля величины поля старта Н, зародышей обратного перемагничивания (точка А„).

Дальнейшее изменение напряженности внешнего поля приводит к скачкообразному росту зародышей, скачки доменных границ которых наводят импульсы ЭДС в обмотке индукционного преобразователя 4, расположенного на поверхности контролируемого изделия (участок а а на фиг. 2в). Эти скачки (импульсы ЭДС e<(t)) происходят до тех пор, пока напряженность внешнего поля не достигнет значения напряженности поля финиша

Нж„(точка А2) После этого скачки прекращаются, ЭЛС е „(с) становится равной нулю (точка а „), и дальнейшие гистерезисные cBo::ства материала определяются лишь процессами вращения векторов спонтанной намагниченности (участок А В ). При обратном перемагничивании этот полуцикл повторяется, скачки происходят на участке петли В В, ЭДГ скачков действуют в интервале Ь„ b2. При перемагничивании наиболее магнитожесткого образца (петля С С 0 0 ) скачки на участках С Г > H 0. 0 >

Эти участки сдвинуты по величине напряженности внешнего поля за счет большего значения напряженности поля старта Н,>НС (границы доменов блокированы структурными неоднородностями, дислокациями, внутренними напряжениями и прочим сильнее, чем у магнитомягкого образца) и в общем случае различных значений напряженности поля финиша Нф„ =НсР .

Поэтому интервалы времени действия импульсной ЭДС e (t) интервалов с„с и 4„ 4 не соответствуют интервалам a„a и Ь Ь . При этом точки

c и 4< всегда сдвигаются вправо по оси времени относительно точек а и Ь1. Импульсную ЭДС индукционного преобразователя стробируют прямоугольными импульсами, следующими с удвоенной частотой перемагничивания (фиг. 2д), задержка фронтов которых постоянна относительно напряженности перемагничивающего поля, передний фронт соответствует по времени достижению внешним полем напряженности поля старта

Hc- для наиболее магнитомягкого об800915 разца (точки д„и Ь„), задний Аронт— напряженности поля старта Н тд для наиболее магнитожесткого образца (точки с и d q). 0 свойствах контролируемого изделия судят по действующему значению ЭДС преобразователя

4 в интервале стробирования (фиг.2е):

ЭДС Обык() для наиболее магнитомягкого образца будет иметь максимальное значение (фиг. 2е), а для наиболее магнитожесткого ооразца — минимальное значение, равное нулю, так как импульсная ЭДС е (с) действует за пределами интервала стробирования. Для образца с промежуточными свойствами сдвиг точки возникновения ЭДС относительно точки а будет меньше, чем точки С, и ЭДС

U ä(t ) будет больше нуля,,но меньше Ug„„(t), таким образом ЭДС Ug (t) однозначно изменяется с изменением свойств образца.

При реализации известного способа структуроскопии действующее значение ЭДС преобразователя 4 (фиг. 2в, г) при предельных изменениях магнитной жесткости образца .изменяется от Е„ до E „ (фиг. 3).

При реализации йредлагаемого способа действующее значение ЭДС преобразователя 4 в интервале стробирования (фиг. 2е) изменяется в том же случае от- Е до Ед. Как видно, прямая ЕЗЕа имеет больший наклон к оси абсцисс, чем прямая F

Формула изобретения

Способ магнитного контроля, основанный на эффекте Баркгаузена, путем перемагничивания контролируемого

5 изделия по предельной петле гистерезиса, регистрации с помощью индукционного преобразователя ЭДС скачков Баркгауэена и .определения по действующему значению этой ЭДС свойства контролируемого изделия, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности к магнитным свойствам контролируемого изделия, ЭДС индукционного преобразователя стробируют прямоугольными импульсами, следующими с удвоенной частотой перемагничивания, задержка фронтов которых относительно напряженности перемагничивающего поля постоянна, при этом передний фронт со20 ответствует во времени достижению внешним полем напряженности поля старта для наиболее магнитомягкого образца, задний фронт — напряженности поля старта для наиболее магни)5 тожесткого образца, а действующее значение ЭДС преобразователя определяют в интервале стробирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 461346, кл. G 01 N 27/86, 1972.

2. Патент ГДР 9 71635, кл. 42 К, 46/03, 1970.

800915 н(ь) ! 1!!!

1 I! 11 II !, 11

i1 !

Ф ! ! !

11 1! I I

11 1! ! ! l I l !Д! г

/ г

1 !

,!

t (1 г

e,ã Й1 д и,(t) а е церих (<) О

4 иг. 2

Усл. ед.

E) Nmkn max N уел.еЕ

ТФердосп ь идразца

Фиг, 3

3/61 Тираж 743 Подп

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель С.Лукинская

Редактор Л.Пчелинская Техред С.Мигунова Корректор Н. Григорук

Заказ 1041