Магнитошумовой сканирующий преобразователь

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Бусько Валерий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Магнитошумовой сканирующий преобразователь, содержащий ферритовый магнитопровод, намагничивающую и индикаторную катушки, электронный блок, отличающийся тем, что ферритовый магнитопровод выполнен в виде гантели, состоящей из штанги и двух дисков, расположенных на обоих его концах, намагничивающая катушка расположена на центральной оси магнитопровода на ферромагнитных подшипниках качения, индикаторная катушка жестко закреплена на намагничивающей катушке вдоль нормальной оси относительно поверхности изделия и остается неподвижной по отношению перемещающегося магнитопровода, а также содержит упор в виде шара или колеса, установленный на корпусе. 2. Магнитошумовой сканирующий преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что индикаторная катушка снабжена пружиной и прокладкой из износоустойчивого материала для осуществления сканирования изделий с выпуклой и вогнутой поверхностями.(56) 1. А.с. СССР 532803, МПК 01 27/86. Способ магнитошумовой структуроскопии / В.М.Васильев, В.В. Попов // БИ. - 1976. -39. - С. 102. 2. Бозорт Р. Ферромагнетизм. - М., 1956. - 784 с. 3. Патент РБ на полезную модель 2113, МПК 01 27/86. Магнитошумовой преобразователь / В.Н. Бусько // ОБ 3. - Ч. 2. - 2005. - С. 99-100. 48402008.12.30 Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и технической диагностики ферромагнитных материалов, элементов и изделий из них и может быть использована для контроля, испытания и диагностики различных ферромагнитных конструкций и их элементов. 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 преобразователя является невозможность непрерывного сканирования преобразователем по поверхности изделия и невысокая достоверность регистрируемого магнитошумового сигнала вследствие нестабильности своего положения в пространстве. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является магнитошумовой преобразователь накладного типа 3, который включает в себя корпус преобразователя, П-образный ферритовый магнитопровод, в центральной части которого расположена намагничивающая катушка, два постоянных магнита, сигнальный кабель и измерительный блок для измерения и анализа магнитного шума. Однако данная конструкция магнитошумового преобразователя накладного типа, позволяя использовать его для контроля труднодоступных и крупногабаритных зон контроля, не позволяет его перемещать непрерывно по поверхности изделия, тем самым не обеспечивая возможность использовать его при регистрации текущего изменения физико-механических параметров контролируемого изделия во время перемещения преобразователя, что существенно снижает достоверность и производительность контроля. Сущность предлагаемого магнитошумового сканирующего преобразователя заключается в том, что для решения задачи повышения достоверности и производительности контроля и диагностики, а также расширения области его возможного использования на основе измерения текущих характеристик магнитного шума, для контроля ферромагнитных изделий и конструкций, он снабжен ферритовым магнитопроводом в форме гантели с двумя дисками на его концах, позволяющим производить перемещение, в частности качение магнитопровода по поверхности изделия. Намагничивающая катушка расположена на центральной оси ферритового магнитопровода и обеспечивает независимое от магнитопровода перемещение по поверхности испытуемого изделия, установлена на подшипниках качения, изготовленных из ферромагнитного материала. Для регистрации нормальной составляющей магнитного поля рассеяния, возникающего между движущимися полюсами магнитопровода в виде дисков, в центральной зоне намагничивающей катушки вдоль нормальной оси магнитопровода относительно поверхности изделия жестко закреплена индикаторная катушка. Таким образом, намагничивающая и расположенная на ней индикаторная катушки при перемещении по поверхности изделия являются пространственно независимыми по отношению к гантелеобразному магнитопроводу. Роль элемента, обеспечивающего сканирование магнитошумового преобразователя по поверхности изделия,выполняют два ферромагнитных подшипника качения, установленных жестко на штанге гантелеобразного ферритового магнитопровода. Для обеспечения постоянного необходимого зазора до поверхности сканируемого изделия магнитошумовой преобразователь содержит упор в виде шара или колеса, жестко установленный на корпусе. Контролируемое изделие может иметь не только плоскую, но и выпуклую или вогнутую формы. В этом случае индикаторная катушка для сохранения постоянного зазора между ней и поверхностью изделия снабжена пружиной и прокладкой из износоустойчивого материала. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого магнитошумового сканирующего преобразователя. 2 48402008.12.30 На фиг. 2 представлен вид магнитошумового сканирующего преобразователя сверху. Магнитошумовой сканирующий преобразователь (фиг. 1) содержит корпус 1, гантелеобразный ферритовый магнитопровод 2 с двумя полюсами на концах магнитопровода в виде двух дисков 2, на центральной оси ферритового магнитопровода расположена намагничивающая катушка 3 для создания в участке контролируемого изделия 4 магнитного поля перемагничивания индикаторную катушку 5, расположенную между полюсами магнитопровода, два ферромагнитных подшипника качения 6, упор 7 в виде колеса или шара для обеспечения постоянства зазора между преобразователем и поверхностью изделия и устойчивость в пространстве сигнальный кабель 8 для соединения преобразователя с электронным блоком 9 для измерения и анализа магнитного шума. Магнитошумовой сканирующий преобразователь работает следующим образом. После подключения преобразователя с помощью кабеля к электронному блоку магнитошумовой сканирующий преобразователь накладного типа, помещенный в корпус 1, устанавливают на плоскую, вогнутую или выпуклую поверхность контролируемого изделия 4. Начинают осуществлять перемещение (сканирование) преобразователя по поверхности образца. В результате перемагничивания участка контролируемого изделия 4, расположенного между дисковыми полюсами двигающегося магнитопровода 2 и намагничивающей катушки 3, в индикаторной катушке 5 возникают импульсы ЭДС от скачков намагниченности,регистрируемые электронным блоком 9 в реальном временном масштабе. Для создания эффективного магнитного поля в участке изделия между вращающимися дисками ферритового магнитопровода 2 диаметр дисков магнитопровода должен быть не менее 12-14 мм, а их толщина - не менее 2-3 мм. Для создания необходимого уровня магнитного поля в сканируемом участке изделия и получения необходимого сигнала в индикаторной катушке 5, которая установлена в сердечнике броневого типа и расположена нормально между полюсами гантелеобразного магнитопровода 2, материал магнитопровода и сердечника должен иметь магнитную проницаемость не ниже 2000. Намагничивающая катушка расположена на центральной оси магнитопровода на ферромагнитных подшипниках качения, а индикаторная катушка жестко закреплена на намагничивающей катушке вдоль нормальной оси относительно поверхности изделия и во время сканирования остается неподвижной относительно перемещающегося магнитопровода. Кроме того,индикаторная катушка для обеспечения возможности сканирования выпуклых и вогнутых поверхностей испытуемого изделия снабжена прокладкой из износоустойчивого немагнитного диэлектрического материала, например из искусственного алмаза, керамики и др. Размеры намагничивающей 3 и индикаторной 5 катушек определяются размерами магнитопровода, необходимым количеством ампер-витков для создания необходимого магнитного поля в испытуемом изделии, его магнитной жесткостью и габаритами. При этом величина создаваемого таким магнитопроводом в виде гантели магнитного поля при перемещении путем качения дисков магнитопровода на поверхности изделия зависит от магнитной проницаемости материала магнитопровода, изделия, его размеров и от числа витков намагничивающей 3 и индикаторной 5 катушек. Магнитопроводом могут служить промышленно изготавливаемые гантелееобразные ферритовые изделия, а также специально изготовленные магнитопроводы из армко-железа или другого материала с высокой магнитной проницаемостью. Закрепление подшипников качения 6 на оси магнитопровода осуществляется применением сборной конструкции магнитопровода или втулкиподшипника. Следовательно, роль гантелеобразного магнитопровода состоит в создании переменного магнитного поля в испытуемой зоне изделия при сканировании преобразователем по поверхности изделия путем качения. Конструктивно катушки намагничивания 3 и индикации 5 магнитного шума могут представлять собой корпус, выполненный из дуралюминия, меди или изолятора (оргстекло, текстолит и т.п.). Наличие упора 7 в виде шара или колеса позволяет сохранять постоянную величину зазора между сканирующим преобразователем и поверхностью контролируемого изделия 3 48402008.12.30 4, тем самым облегчая условия перемещения преобразователя. Создаваемое при движении таким магнитошумовым сканирующим преобразователем переменное магнитное поле,возникающее между двумя дисками магнитопровода 2 при его перемещении по контролируемому участку изделия 4, приводит к возникновению магнитного шума в металле контролируемого изделия 4, регистрируемого индикаторной катушкой 5 и в виде импульсов ЭДС передаваемого посредством кабеля 8 в электронный блок 9. С помощью специального программного обеспечения, обеспечивающего непрерывную запись координаты перемещения преобразователя, можно получить магнитошумовую информацию о любом участке испытуемого изделия. По результатам анализа полученных таким путем кривых зависимостей, где- уровень магнитного шума(мВ), х - координата перемещения, которая с помощью использования компьютерной программы может быть проградуирована в абсолютные значения (мм), можно судить о текущем структурно-напряженном состоянии поверхности изделия в любой его зоне. Предлагаемая конструкция накладного магнитошумового сканирующего преобразователя позволяет значительно (в несколько раз) увеличить производительность и достоверность неразрушающего контроля физико-механических свойств поверхности изделия на основе непрерывного измерения уровня магнитного шума, не отрывая преобразователь от изделия. С помощью такого преобразователя, в отличие от реализуемого в преобразователе по обычной схеме (цикл установка-измерение-снятие), можно осуществлять контроль больших по площади поверхностей с более высокими достоверностью и производительностью за счет использования магнитопровода специальной формы, обеспечивающего сканирование преобразователя путем качения его составных элементов по поверхности изделия, а также пространственно независимых от магнитопровода катушек намагничивания и регистрации магнитного шума и наличия упора. На практике при использовании такого преобразователя отсутствует необходимость частой установки (переустановки) или снятия преобразователя с контролируемой зоны. Кроме того, отсутствует необходимость механического перемещения преобразователя по поверхности изделия, которое вызывает образование дефектов на поверхности изделия вследствие механического воздействия полюсов магнитопровода плоской формы, используемых обычно на практике, или преждевременного износа полюсов магнитопровода вследствие шероховатости поверхности изделия, что может привести к получению менее достоверных результатов контроля. В результате использования магнитошумового сканирующего преобразователя появляется возможность существенно расширить функциональные возможности магнитошумового преобразователя. Контролируемое изделие может иметь не только плоскую, но и выпуклую или вогнутую формы. В этом случае индикаторная катушка должна быть расположена на пружине, для сохранения постоянного зазора между индикаторной катушкой и поверхностью изделия необходимо иметь прокладку из износоустойчивого материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4