Устройство на постоянных магнитах для контроля свойств изделий

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Булатов Олег Владимирович Чурило Василий Романович Шарандо Владимир Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство на постоянных магнитах для контроля свойств изделий, содержащее постоянный магнит, магниточувствительный элемент и измерительный блок, отличающееся тем, что оно имеет оправку с перпендикулярной контролируемой поверхности осью вращения, содержащую четное число М постоянных магнитов, размещенных по одному радиусу вокруг оси вращения оправки с чередованием их полюсов, и такое же число магниточувствительных элементов, размещенных по тому же радиусу в порядке чередования с постоянными магнитами, соединенных между собой последовательно и подключенных к измерительному блоку, и поворотный механизм, обеспечивающий поворот оправки на угол/ и возвращение в исходное положение для получения суммарного сигнала,пропорционального коэрцитивной силе.(56) 1. Михеев М.Н., Горкунов Э.С, Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. - М. Наука, 1993. - С. 141-142. 2. Патент на полезную модель 3932 РБ, МПК 01 33/02, 2007. Полезная модель относится к магнитным средствам измерений и может быть использована для контроля свойств изделий по измерениям коэрцитивной силы. Известен коэрцитиметр 1 в виде неподвижного соленоида с размещенными внутри него двумя одинаковыми измерительными катушками, которые жестко связаны между собой, соединены встречно и подключены к измерительному блоку. В одну из них помещают контролируемое изделие, затем сообщают катушкам относительно неподвижного изделия или изделию относительно неподвижных катушек вибрационное движение и измеряют возникающий при этом сигнал, пропорциональный коэрцитивной силе. Однако коэрцитиметр не позволяет проводить точный и достоверный контроль отдельных участков поверхности изделия и требует мощного источника питания. Наиболее близким к полезной модели является устройство для контроля свойств изделий по измерению коэрцитивной силы 2, состоящее из П-образного постоянного магнита для динамического намагничивания его полюсами поверхности контролируемого изделия, жестко закрепленного между этими полюсами магниточувствительного элемента для получения сигнала, пропорционального коэрцитивной силе, и измерительного блока для регистрации этого сигнала. Однако устройство необходимо перемещать строго вдоль плоскости размещения полюсов постоянного магнита и оси магниточувствительного элемента во избежание смещения последнего с магнитного следа, которое ослабляет сигнал и снижает точность контроля. Чувствительность устройства к магнитным пятнам на поверхности контролируемого изделия также способствует снижению точности, а единственный магниточувствительный элемент не всегда обеспечивает необходимую достоверность контроля. Техническая задача, на решение которой направлено создание полезной модели - повышение точности и достоверности контроля. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит постоянные магниты и магниточувствительные элементы, которые размещены в оправке по одному радиусу вокруг ее ориентированной перпендикулярно контролируемой поверхности оси вращения в чередующемся порядке, причем полюса всех магнитов также чередуются. Число М магнитов четное и равно числу магниточувствительных элементов, которые соединены между собой последовательно и подключены к измерительному блоку. Поворотный механизм обеспечивает поворот оправки на угол/ и возвращение в исходное положение для получения суммарного сигнала, пропорционального коэрцитивной силе. Замена линейного перемещения устройства движением магнитов и магниточувствительных элементов по окружности исключает погрешности, обусловленные неточностями перемещения и наличием магнитных пятен, и позволяет контролировать небольшие по протяженности участки поверхности. Использование нескольких магниточувствительных элементов обеспечивает усредненные результаты, за счет чего повышаются информативность и достоверность контроля. Магниточувствительные элементы могут быть в виде индуктивных катушек,датчиков Холла, феррозондов или других измерителей магнитного поля. На фиг. 1 изображена схема устройства на постоянных магнитах для контроля свойств изделий, связанных с коэрцитивной силой, при числе М 4. На фиг. 2 приведен вид снизу, показывающий порядок размещения постоянных магнитов и магниточувствительных элементов в виде индуктивных катушек, а также порядок чередования полюсови . 45002008.06.30 На фиг. 3 представлены результаты измерений образцов с известной коэрцитивной силой- магнитный поток, Нс - коэрцитивная сила. Полезная модель (фиг. 1) включает в себя оправку 1 из немагнитного материала, в которой по одному радиусу вокруг ее оси вращения в порядке чередования размещены четыре постоянных магнита 2 с чередующимися полюсамиии четыре магниточувствительных элемента 3 в виде индуктивных катушек. С оправкой 1 связан поворотный механизм 4, который вместе с элементами 1-3 помещен в корпус 5, а магниточувствительные элементы 3 соединены между собой последовательно и подключены к измерительному блоку 6. Рассмотрим работу полезной модели при числе М 4. Оправку 1 с находящимися в ней постоянными магнитами 2 и магниточувствительными элементами 3 располагают над поверхностью контролируемого изделия таким образом, чтобы ее ось вращения была перпендикулярна этой поверхности. Затем приводят в действие поворотный механизм 4, который поворачивает элементы 1-3 на угол 45. В конце поворота магниточувствительные элементы 3 оказываются над ранее находившимися под постоянными магнитами 2 участками поверхности, которые при наличии коэрцитивной силы имеют остаточную намагниченность. Перед возвращением элементов 1-3 в исходное положение включают измерительный блок 6, который регистрирует суммарный сигнал, поступающий с соединенных последовательно магниточувствительных элементов 3 и возникающий в процессе их перехода с участков поверхности, намагниченных в одном направлении, на намагниченные в противоположном направлении участки. Возвращение в исходное положение сопровождается магнитным вращательным гистерезисом, который заключается в отставании вектора намагниченности материала контролируемого изделия от вектора напряженности намагничивающего поля на некоторый угол, зависящий от величины этого поля и коэрцитивной силы материала. Поскольку величина намагничивающего поля не меняется, угол отставания определяется только коэрцитивной силой. Благодаря этому интегральная величина суммарного сигнала, поступающего на измерительный блок 6 за время обратного движения элементов 1-3, пропорциональна коэрцитивной силе, что позволяет судить по этой величине о связанных с коэрцитивной силой свойствах изделия (твердости, механических напряжениях, химическом составе и др.). При числе М 2 уголдолжен быть не менее 90, при М 6 - не менее 30 и т.д. Связь с технической задачей обеспечивается использованием вместо одного нескольких магниточувствительных элементов 3 и заменой линейного перемещения устройства по поверхности вращением оправки 1 с элементами 2 и 3 вокруг ее оси, ориентированной перпендикулярно этой поверхности. Работоспособность полезной модели подтверждается экспериментальными данными,полученными на образцах с известной коэрцитивной силой (фиг. 3). Видно, что измеряемый магнитный потокоднозначно зависит от коэрцитивной силы Нс. Полезная модель может использоваться для контроля коэрцитивной силы и других связанных с ней свойств (твердости, механических напряжений, химсостава и т.д.). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4