Способ импульсного магнитного контроля толщины изделий из ферромагнитных материалов при одностороннем доступе к изделию

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОДНОСТОРОННЕМ ДОСТУПЕ К ИЗДЕЛИЮ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Мельгуй Михаил Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(56) Шушкевич А.К. Магнитный метод для одновременного измерения толщины ферромагнитного металла и немагнитного покрытия. Весц НАН Беларус. 2002. -3. - С. 54-58.1670372 1, 1991.1048302 , 1983.2321709 , 1998.2003057002 , 2003. Шушкевич А.К. Дефектоскопия. - 2000.12. - С. 28-34.(57) Способ импульсного магнитного контроля толщины изделий из ферромагнитных материалов при одностороннем доступе к изделию, заключающийся в том, что испытуемое изделие намагничивают аксиально симметричным магнитным полем, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, отличающийся тем, что намагничивание участка изделия осуществляют сериями импульсов магнитного поля соленоида, Фиг. 1 9480 1 2007.06.30 амплитуду которых изменяют с заданным шагом, при этом амплитуду импульсов первой серии увеличивают от нуля до максимальной, амплитуду импульсов второй серии уменьшают от максимальной до нуля, изменяют направление импульсов магнитного поля на противоположное, перемагничивают тот же участок изделия третьей серией импульсов,амплитуду которых увеличивают от нуля, и измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после каждого импульса из третьей серии, определяют амплитуду импульса из третьей серии, после воздействия которого величина измеряемого градиента равна или близка к нулю, и по величине этой амплитуды, которая является релаксационной коэрцитивной силой и в импульсном режиме, определяют толщинуконтролируемого изделия по соотношению 01 и ,2 где 0, 1 2 - коэффициенты, устанавливаемые экспериментально для контролируемых изделий. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано на предприятиях энергетической, нефтегазовой и других отраслях промышленности для контроля толщины стенок труб, котлов и других пустотелых закрытых сосудов из ферромагнитных материалов при одностороннем доступе к изделию. Известен способ 1 магнитного контроля толщины ферромагнитного слоя при одностороннем доступе к изделию, при котором на изделие воздействуют аксиально симметричным магнитным полем постоянного магнита, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, и по силе его отрыва от испытуемого изделия судят о толщине слоя (пондеромоторный метод). Недостатком известного способа является ограничение толщины измеряемого покрытия. Известен способ 2 контроля толщины ферромагнитного слоя покрытий при одностороннем доступе к изделию, при котором изделие намагничивают аксиально симметричным магнитным полем постоянного магнита, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности изделия, а о толщине изделия судят по изменению магнитного потока через катушку, расположенную на постоянном магните, при установке магнита с катушкой на поверхность контролируемого изделия или их удалении с этой поверхности. Недостатком известного способа является ограниченная толщина измеряемого ферромагнитного слоя. Наиболее близким по технической сущности (прототип) является способ контроля толщины изделия из ферромагнитного материала при одностороннем доступе к объекту контроля, при котором его намагничивают аксиально симметричным постоянным магнитным полем, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности изделия, создаваемым двумя полыми цилиндрами, расположенными соосно и намагниченными в противоположных направлениях, а о толщине судят по величине суммарной индукции, создаваемой над поверхностью контролируемого изделия магнитным полем системы магнитов и локально намагниченным изделием 3. Недостатком известного способа является ограниченная толщина измеряемого изделия 3. Цель настоящего изобретения - увеличение предельной толщиныконтролируемых изделий из ферромагнитных материалов при одностороннем доступе к изделию. Сущность изобретения заключается в том, что испытуемое ферромагнитное изделие намагничивают сериями импульсов аксиально симметричного магнитного поля соленоида, ось которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, амплитуду импульсов изменяют с заданным шагом, при этом амплитуду импульсов в первой серии увеличивают от импульса к импульсу от нуля до максимальной, амплитуду импульсов второй серии уменьшают от максимальной до нуля, изменяют направление импульсов магнитно 2 9480 1 2007.06.30 го поля на противоположное и перемагничивают тот же участок изделия третьей серией импульсов, амплитуду которых увеличивают от нуля, и измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после каждого импульса из третьей серии, определяют амплитуду импульса из третьей серии, после воздействия которого величина измеряемого градиента равна или близка к нулю, и по величине этой амплитуды, которая является релаксационной коэрцитивной силой Ниг в импульсном режиме, определяют толщину контролируемого изделия по соотношению 01 и ,2 где а 0, а 1 и а 2 - коэффициенты, устанавливаемые экспериментально для контролируемых изделий. На фиг. 1 показано изменение во времени амплитуды импульсов магнитного поля,воздействующего на локальный участок намагничиваемого изделия. На фиг. 2 показано изменение величины градиента Н напряженности поля остаточной намагниченности после каждого намагничивающего импульса, изменяющегося по амплитуде во времени, как показано на фиг. 1. На фиг. 3 показана экспериментальная зависимость релаксационной коэрцитивной силы и в импульсном режиме от толщины дисков из стали 45 в состоянии поставки. На фиг. 4 показана корреляционная связь между величиной , рассчитанной по соотношению (1), и толщинойдисков из стали 45 в состоянии поставки. На фиг. 5 показана одна из возможных структурных схем для реализации способа. Способ осуществляется следующим образом. Испытуемое изделие намагничивают первой серией импульсов, амплитуду которых увеличивают с шагом Ни от нуля до Ни(фиг. 1). Величина градиентанормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности при этом изменяется по кривой 1 (фиг. 2), затем продолжают воздействовать на тот же локальный участок изделия второй серией импульсов, амплитуду которых уменьшают с шагом и от Ни до нуля (фиг. 1),при этом возрастает по кривой 2 (фиг. 2), изменяют направление импульсов магнитного поля на противоположное, перемагничивают тот же участок изделия третьей серией импульсов, увеличивающейся от нуля амплитуды противоположного направления с тем же шагом, и измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после каждого импульса из третьей серии, определяют амплитуду импульса из третьей серии, после воздействия которого величина измеряемого градиента Нг равна или близка к нулю, и по величине этой амплитуды (фиг. 3) или по соотношению (1) определяют толщину контролируемого изделия (фиг. 4). Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 5. Устройство содержит блок 1 управления, программируемый генератор 2 импульсов,намагничивающий соленоид 3, внутри которого на его оси расположен феррозонд-градиентометр 4, блок 5 возбуждения феррозонда-градиентометра, измерительный блок 6,блок 7 памяти, вычислительный блок 8 и индикатор 9. Для реализации предлагаемого способа устанавливают преобразователь, состоящий из соленоида 3 и феррозонда-градиентометра 4, на поверхность испытуемого изделия (изделие на фиг. 5 не показано) так, чтобы ось соленоида была перпендикулярна поверхности испытуемого изделия. Включают блок 1 управления, который формирует импульсы управления и запускает программируемый генератор 2 импульсов тока, формирующий импульсы, изменяющиеся во времени, как показано на фиг. 1, и блок 5 возбуждения феррозонда-градиентометра. Импульсы тока, проходя через намагничивающий соленоид 3,создают импульсное магнитное поле, которое намагничивает и перемагничивает локальную область изделия. Электрический сигнал феррозонда-градитентометра, вторая гармоника которого пропорциональна градиенту Нг напряженности поля остаточной намагниченности локально намагниченного участка изделия, поступает на измерительный блок 6, 3 9480 1 2007.06.30 который включается по сигналу с блока управления после окончания второй серии импульсов и измеряет величинупосле каждого импульса третьей серии. Одновременно по команде с блока 1 управления сигналы, пропорциональные амплитуде импульсов напряженности перемагничивающего поля, с генератора 2 импульсов поступают в блок 7 памяти. При сигнале с блока 6, равном или близком к нулю, блок 1 управления, генератор 2 импульсов и блок памяти 7 блокируются, а сигнал, пропорциональный амплитуде последнего импульса из блока 7 памяти, поступает на вычислительный блок 8, где по соотношению (1) рассчитывается толщина изделия , величина которой поступает на блок 9 индикации. Для дисков из стали 45 в состоянии поставки 021,29, 1459, а 2913,75 (фиг. 4). Высокий коэффициент корреляции (0,9974) и приемлемое среднеквадратическое отклонение (0,4754) позволяют надежно контролировать толщину до 20 мм (рис. 4). Источники информации 1. СССР 1465690, МПК 01 7/06, 1989. 2. Патент РБ 4672, МПК 01 7/06, 2002. 3. Шукевич А.К., Лухвич А.А., Шарандо В.И., Кременькова Н.В. Магнитный метод для одновременного измерения толщины ферромагнитного металла и немагнитного покрытия // Весц НАН Беларус. - 2002. -3. - С. 54-58. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.