Устройство для импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий

ПОЛЕЗНОЙ з, и модвлик винилами ПАТЕНТУ 51)мпк (2006)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГ О МАГ НИТНОГ О КОНТРОЛЯ(54) МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Кратиров Валерий Борисович Бурак Вероника Анатольевна (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Устройство для импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, содержащее генератор импульсов тока, намагничивающий соленоид, две измерительные катущки, расположенные на противоположных торцах соленоида, два интегрирующих усилителя и двухканальный блок регистрации, причем первая измерительная катущка подсоединена к первому интегрирующему усилителю, отличающееся тем,что оно дополнительно снабжено блоком балансировки и двумя аналого-цифровыми преобразователями, измерительные катущки соединены встречно и подключены ко входу блока балансировки, выход которого соединен со вторым интегрирующим усилителем,выход первого интегрирующего усилителя через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом двухканального блока регистрации, а выход второго интегрирующего усилителя через второй аналого-цифровой преобразователь соединен со вторым входом двухканального блока регистрации, причем внутренний радиус измерительных катушек равен внещнему радиусу намагничивающего соленоида или больще его.(56) 1. А.с. СССР 331303, 1972. 2. Герасимов В.Г., Покровский А.Д., Сухоруков В.Д. Неразрушающий контроль. Кн. 3. Электромагнитный контроль. -М. Высшая школа, 1992. - С. 235. 3. Патент РБ на полезную модель 2055, 2005.Полезная модель относится К исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использована на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля механических свойств изделий из ферромагнитных сталей.Известно устройство для определения твердости ферромагнитных изделий 1, содержащее подключенный к источнику импульсного тока соленоид, внутри которого расположен феррозонд-градиентометр.Недостатком данного устройства является невозможность контроля механических свойств высокоуглеродистых сталей ввиду того, что градиент напряженности поля остаточной намагниченности не связан однозначно с механическими свойствами этих сталей.Известно также устройство 2, содержащее генератор прямоугольных импульсов,подключенный к вихретоковому преобразователю, измерительная катушка которого подключена через первый интегрирующий усилитель ко второму, выход которого соединен с измерительным блоком.Недостатком данного устройства является невозможность контроля механических свойств высокоуглеродистых сталей ввиду того, что максимальное и среднее значение магнитного потока за время импульса не коррелируют однозначно с механическими свойствами этих сталей.Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является устройство 3, содержащее генератор импульсов тока, соединенный с намагничивающим соленоидом, первую измерительную катушку, расположенную на торце соленоида, обращенном к контролируемому изделию, и соединенную со входом первого интегрирующего усилителя, вторую измерительную катушку, расположенную на противоположном торце соленоида и соединенную со входом второго интегрирующего усилителя, блок вь 1 читания, входы которого подсоединены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей, а выход - к первому входу двухпараметрового блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом второго интегрирующего усилителя.Недостатком данного устройства является низкая чувствительность при контроле механических свойств полых изделий из высокоуглеродистых сталей ввиду малых уровней сигнала от изделия по сравнению с сигналом от намагничивающего соленоида.Задачей настоящей полезной модели является повышение чувствительности при контроле механических свойств полых изделий из высокоуглеродистых сталей.Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что она содержит генератор импульсов тока, намагничивающий соленоид, две измерительные катушки, расположенные на противоположных торцах соленоида, два интегрирующих усилителя и двухканальный блок регистрации, блок балансировки и два аналого-цифровых преобразователя,причем первая измерительная катушка подсоединена к первому интегрирующему усилителю, а между собой измерительные катушки соединены встречно и подключены ко входу блока балансировки, выход которого соединен со вторым интегрирующим усилителем,выход первого интегрирующего усилителя через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом двухканального блока регистрации, а выход второго интегрирующего усилителя через второй аналого-цифровой преобразователь соединен со вторым входом двухканального блока регистрации, причем внутренний радиус измерительных катушек равен внешнему радиусу намагничивающего соленоида или больше его.В отличие от известного в предлагаемом устройстве дополнительно введены блок балансировки и два аналого-цифровых преобразователя, измерительные катушки соединены между собой встречно и подключены ко входу блока балансировки, выход которого соединен со вторым интегрирующим усилителем, выход первого интегрирующего усилителя через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом двухканального блока регистрации, а выход второго интегрирующего усилителя через второй аналогоцифровой преобразователь соединен со вторым входом двухканального блока регистрации, причем внутренний радиус измерительных катушек равен внешнему радиусу намагничивающего соленоида или больше его, что позволило повысить чувствительность при контроле механических свойств полых изделий из высокоуглеродистых сталей.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства по заявке.На фиг. 2 представлен преобразователь устройства по заявке.На фиг. 3 представлен пример зависимости динамической индукции В от твердости НКС образцов из стали 45.Устройство для импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий состоит (фиг. 1) из генератора 1 импульсов тока, намагничивающего соленоида 2, измерительных катушек 3 и 4, интегрирующих усилителей 5 и 6, блока 7 балансировки, аналого-цифровых преобразователей 8 и 9 и двухканального блока 10 регистрации. Первая измерительная обмотка 3 подсоединена через первый интегрирующий усилитель 5 и первый аналого-цифровой преобразователь 8 к первому входу двухканального блока 10 индикации. Измерительные катушки 3 и 4 соединены между собой встречно и подключены ко входу блока 7 балансировки, выход которого соединен со вторым интегрирующим усилителем 9, который через второй аналого-цифровой преобразователь 9 подсоединен ко второму входу двухканального блока 10 индикации.Работает устройство следующим образом.Намагничивающий соленоид 2 устанавливают на контролируемое изделие (на фиг. 1 показано штриховой линией) торцом, в котором расположена измерительная катушка 4. Генератор 1 импульсов тока формирует импульсы, которые, проходя через намагничивающий соленоид 2, намагничивают изделие. При этом в измерительной катушке 3 индуцируется сигнал, пропорциональный величине 1 Н/1, а в измерительной катушке 4 пропорциональный величине 1(В Н)/1. Так как измерительные катушки 3 и 4 соединены между собой встречно, то на их выходе будет сигнал, пропорциональный бВ/Щ. Блок 7 балансировки компенсирует разницу сигналов, снимаемых с каждой из измерительных катушек 3 и 4 в отсутствии контролируемого изделия. На выходе интегрирующего усилителя 5 при этом будет сигнал, пропорциональный Н, а на выходе интегрирующего усилителя 6 пропорциональный В. Эти сигналы преобразуются соответственно аналого-цифровым преобразователем 8 и аналого-цифровым преобразователем 9 в цифровые коды, которые поступают на входы двухканального блока 10 регистрации, который регистрирует параметры динамической петли гистерезиса.Из фиг. 3 видно, что при проведении измерений с помощью предлагаемого устройства(кривая 1) достигается большая чувствительность к твердости изделий из стали 45, чем при измерении известным устройством (кривая 2).Эффективность предлагаемой полезной модели заключается в том, что на второй интегрирующий усилитель поступает сигнал, пропорциональный только скорости изменения во времени динамической магнитной индукции В. Вклад в этот сигнал намагничивающего поля Н сведен к минимуму за счет встречного включения измерительных катушек и компенсации их неидентичности блоком компенсации. Увеличение внутреннего радиуса измерительных катушек обеспечивает больший уровень измеряемого сигнала. Все это в совокупности позволяет получить требуемую чувствительность к контролируемому пара метру.Национальный Центр Интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.