Магнитошумовой преобразователь

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(72) Автор Бусько Валерий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(57) 1. Магнитошумовой преобразователь для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий, содержащий индикаторную катушку, постоянный магнит, измерительный блок,отличающийся тем, что содержит дополнительно намагничивающую катушку для перемагничивания участка испытуемого изделия, второй постоянный магнит, причем оба постоянных магнита расположены и закреплены на противоположных сторонах магнитопровода П-образной формы, размеры постоянных магнитов соизмеримы с размерами боковых сторон магнитопровода, индикаторная катушка помещена в ферритовый сердечник броневого типа посередине между полюсами П-образного магнитопровода, а измерительный блок установлен на значительном расстоянии от контролируемого изделия и соединен с корпусом преобразователя сигнальным кабелем. 2. Магнитошумовой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что для осуществления контроля изделий с выпуклыми или вогнутыми поверхностями индикаторная катушка расположена на упругом элементе в виде пружины.(56) 1. А.с. СССР 532803, МПК 01 27/86. Способ магнитошумовой структуроскопии / Васильев В.М., Попов В.В.// Бюл. Открытия, изобретения. - 1976. -39. - С. 102.2. Бозорт . Ферромагнетизм.- ., 1956. - 784 с. 21132005.09.30 3. А.с.502307, МПК 01 27/86. Устройство для магнитошумовой структуроскопии изделий / Кленов Э.Н., Кленова Г.Д. // Бюл. Открытия, изобретения. - 1976. -5. С. 149.4. Постоянные магниты Справочник / Под ред. Ю.М. Пятина.М. Энергия, 1980.487 с. Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и диагностики крупногабаритных ферромагнитных материалов и изделий из них и может быть использована для контроля и диагностики различных ферромагнитных конструкций и их элементов на основе перемагничивания участка поверхности испытуемого объекта и последующей регистрации и анализа полезного сигнала без посторонней помощи в труднодоступных для оператора местах и участках. Известен магнитошумовой преобразователь 1 накладного типа, регистрирующий магнитный шум (или скачки Баркгаузена 2), который для создания магнитного поля перемагничивания в контролируемом изделии содержит намагничивающую обмотку П- или кольцеобразной формы, намотанную на ферритовый или стальной магнитопровод, а также измерительную обмотку, расположенную между полюсами электромагнита. Недостатком данного магнитошумового преобразователя накладного типа является то, что он обладает невысокой достоверностью регистрируемого магнитошумового сигнала вследствие нестабильности своего положения в пространстве. Он может быть использован только при условии фиксации его с помощью рук оператора в положении, обеспечивающем максимальные и устойчивые показания измерительной аппаратуры. Из-за невозможности удерживать преобразователь длительное время руками оператора в устойчивом положении(относительно поверхности исследуемого объекта) снижается достоверность полученного в преобразователе сигнала. Еще одним недостатком преобразователя является невозможность осуществления длительного процесса измерения регистрируемого магнитного шума, что в итоге также существенно снижает достоверность измерений сигнала. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для магнитошумовой структуроскопии 3, которое включает в себя индикаторную катушку, вращающееся основание с расположенным на нем контролируемым изделием, постоянный магнит, измерительный блок, состоящий из усилителя и анализатора спектра магнитошумового сигнала. Контролируемое изделие помещается внутри индикаторной катушки на вращающееся основание. Ось симметрии изделия совпадает при этом с осью вращения основания и направлена перпендикулярно магнитному полю,создаваемому постоянным магнитом. Постоянное магнитное поле, создаваемое магнитом при неподвижном изделии не наводит ЭДС в индикаторной катушке. При вращении изделия в индикаторной катушке возникает ЭДС, содержащая составляющие, определяемые асимметрией изделия, а также магнитными шумами, вызванными перемагничиванием изделия. По показаниям анализатора судят о результатах контроля. Данное устройство также не обеспечивает достоверности контроля вследствие невозможности удерживать преобразователь длительное время в любом пространственном положении, а в качестве контролируемого образца может быть использован только малогабаритный образец, к тому же установленный на вращающемся основании, и не позволяет осуществлять контроль стационарных крупногабаритных изделий и конструкций. Сущность предлагаемого магнитошумового преобразователя заключается в том, что с целью повышения достоверности контроля и диагностики и расширения возможности использования магнитошумового преобразователя для контроля стационарных крупногабаритных изделий он снабжен двумя постоянными полосовыми магнитами, расположенными и закрепленными на противоположных сторонах магнитопровода П-образной формы. Намагничи 2 21132005.09.30 вающая катушка расположена на плече П-образного магнитопровода и служит для создания переменного поля в контролируемом изделии, на котором устанавливают корпус преобразователя. Индикаторная катушка помещена в ферритовый сердечник броневого типа и расположена посередине между полюсами магнитопровода. Длина 1, ширинаи толщинаобоих постоянных магнитов соизмеримы соответствующим размерам боковой поверхности магнитопровода преобразователя. При этом магнитное поле от постоянных магнитов не влияет на сигнал магнитного шума от контролируемого изделия. Постоянное магнитное поле, создаваемое обоими магнитами, выполняет в данном случае роль надежного фиксатора и своеобразного крепления корпуса преобразователя на поверхности контролируемого изделия, которая может иметь не только плоскую, но и выпуклую или вогнутую формы. В этом случае индикаторная катушка расположена на упругом элементе. Корпус такого преобразователя может быть расположен на значительном расстоянии от измерительного блока, который включает в себя усилительное устройство и анализатор магнитошумового сигнала. Свойства магнитных материалов постоянных магнитов выбираются из условия, чтобы суммарная максимальная магнитная энергия , которой обладают постоянные магниты, обеспечивала удержание преобразователя на поверхности изделия, находящегося в любом пространственном положении. Максимальная магнитная энергияматериала постоянных магнитов, в свою очередь, зависит от состава материала и способа изготовления магнитов 4, вследствие чего размер магнитошумового преобразователя связан с магнитными характеристиками материала постоянных магнитов. При этом эффективность работы магнитов зависит от направления магнитных полюсов магнитов. На фигуре представлена схема предлагаемого магнитошумового преобразователя. Магнитошумовой преобразователь (фигура) содержит корпус 1, ферритовый П-образный магнитопровод 2, в центральной части которого расположена намагничивающая катушка 3 для создания в участке контролируемого изделия 4 магнитного поля индикаторную катушку 5, расположенную между полюсами магнитопровода и регистрирующую изменение магнитного потока в перемагничивающем участке изделия два постоянных магнита 6 для создания магнитного поля в изделии сигнальный кабель 7 для соединения корпуса преобразователя с измерительным блоком 8 для измерения и анализа магнитного шума. Преобразователь работает следующим образом. Магнитошумовой преобразователь накладного типа, помещенный в корпус 1, с помощью длинного шеста устанавливают на боковую стенку крупногабаритного контролируемого изделия 4, которая находится высоко над землей и недоступна для оператора, на участок, где необходимо произвести измерения. В результате перемагничивания участка контролируемого изделия с помощью полюсов магнитопровода 2 и намагничивающей катушки 3 в индикаторной катушке 5 (например, индикаторного типа) возникают импульсы ЭДС от скачков намагниченности. Магнитошумовой преобразователь, благодаря наличию магнитного поля от постоянных магнитов 6, удерживается на наклонной или вертикальной стенке резервуара без посторонней помощи до тех пор, пока оператор не начнет перемещение преобразователя на другой участок. Включают измерительный блок 8, находящийся внизу (на земле), который регистрирует и анализирует сигнал (или передает информацию в компьютер), после чего при необходимости можно произвести переустановку магнитошумового преобразователя на другое место и повторить измерения. Предлагаемая конструкция накладного магнитошумового преобразователя позволяет использовать его в условиях, когда участие оператора в процессе контроля и диагностики объекта практически заключается только в установке преобразователя на изделие. Последующие затем процессы удержания магнитошумового преобразователя в равновесном положении, перемагничивания, регистрации и анализа полезного сигнала происходят независимо от оператора. При этом отсутствует необходимость удерживать в руках оператора магнитошумовой преобразователь в процессе измерения полезного сигнала. Удерживаемый таким образом на объекте контроля преобразователь с помощью поля от постоянных магнитов позволяет про 3 21132005.09.30 изводить длительные измерения полезного сигнала (например, с возможностью записи данных на компьютер при исследовании динамических длительно протекающих процессов), без необходимости участия в этом процессе оператора, что позволяет резко повысить достоверность измеряемого сигнала, повысить его информативность и значительно расширить функциональные возможности магнитошумового преобразователя. Такой магнитошумовой преобразователь накладного типа с помощью специального удлинительного приспособления в виде, например, простого шеста может быть установлен на расположенную вертикально (или наклонно относительно поверхности земли) поверхность контролируемых крупногабаритных объектов, таких как нефтеналивных резервуаров, высоких опор башен, стоек, балок мостов и др. элементов различных ферромагнитных конструкций, расположенных в труднодоступных для контроля и диагностики местах. В результате появляется возможность существенно расширить функциональные возможности магнитошумового преобразователя. Устанавливаемый таким образом на объект контроля магнитошумовой преобразователь, благодаря расположенным постоянным магнитам, позволяет самостоятельно ему установиться на поверхности изделия в оптимальном (нормальном относительно поверхности изделия) положении. Для осуществления контроля изделий и конструкций с выпуклыми или вогнутыми поверхностями бескаркасная индикаторная катушка помещена в ферритовый сердечник броневого типа и расположена на упругом элементе в виде пружины посередине между полюсами магнитопровода и расположенными на них магнитами. Таким образом, с помощью такого преобразователя появляется возможность проводить измерение магнитного шума практически на любых поверхностях ферромагнитных изделий, находящихся в удаленных и труднодоступных зонах контроля, когда отсутствует возможность или затруднен доступ при измерении сигнала с помощью оператора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4