Преобразователь Баркгаузена для контроля неоднородности поверхностных свойств изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ БАРКГАУЗЕНА ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ(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) Преобразователь Баркгаузена для контроля неоднородности поверхностных свойств изделий, содержащий сборный магнитопровод, намагничивающую и индикаторную катушки, стойку, электронный блок, отличающийся тем, что сборный магнитопровод состоит из центральной и двух боковых частей, нижние полюса боковых частей сборного магнитопровода снабжены поворотными полюсными наконечниками на осях, верхние полюса закреплены на противоположных краях центральной части магнитопровода на осях вращения с возможностью их поворота относительно центральной части, причем обе боковые части соединены между собой перемычкой и при этом всегда остаются между собой параллельными, а внутри стойки установлена работающая на сжатие пружина, жестко соединенная с корпусом намагничивающей катушки.(56) 1. Гришаков С.В., Ковалев А.И. Оценка напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах методом магнитных шумов. - Киев Наукова думка, 1991. - С. 168. 2. Патент 5877, МПК 01 27/82, 2009. 76272011.10.30 Полезная модель относится к области диагностики и неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов и может быть использована для контроля их поверхностных свойств. Известен магнитошумовой преобразователь 1 накладного типа, регистрирующий магнитный шум (поток скачков Баркгаузена) в контролируемом участке изделия, который для создания магнитного поля рассеяния в изделии содержит ферритовый или стальной магнитопровод П-, Ш- или кольцеобразной формы, намагничивающую обмотку, а также измерительную обмотку, расположенную между полюсами магнитопровода, витки измерительной обмотки расположены параллельно к поверхности изделия. Недостатком данного преобразователя является недостаточная достоверность полученных результатов при контроле неоднородности физико-механических свойств поверхности изделий. Невысокая достоверность контроля неоднородности поверхностных свойств изделий значительно сужает область использования магнитошумового преобразователя, т.к. использование в нем магнитопровода с постоянным расстоянием между его намагничивающими полюсами до измерительной обмотки, определяемой жесткой цельной конструкцией магнитопровода, не позволяет изменять зону контролируемой поверхности изделия в пределах, ограниченных полюсами магнитопровода. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является преобразователь для магнитошумового контроля разноплоскостных поверхностей изделий 2, который включает в себя сборный ферритовый П-образный магнитопровод, состоящий из центральной части и двух боковых полюсов, намагничивающую и индикаторную катушки, стойку и электронный блок. Однако данная конструкция магнитошумового преобразователя накладного типа, предназначенная для использования при контроле физико-механических свойств разноплоскостных поверхностей изделий, например имеющих впадины, выступы, отверстия, в процессе одной установки преобразователя на поверхность изделия не позволяет изменять зону контролируемой поверхности, которая жестко определяется габаритами преобразователями и расстоянием между боковыми полюсами магнитопровода, что делает затруднительным осуществлять качественный контроль степени неоднородности поверхностных свойств изделий или их элементов, например, в зоне сварных соединений или локальных зон упрочнения после лазерной закалки. В итоге снижается достоверность контроля и ограничивается диапазон применимости данного преобразователя. Сущность предлагаемого преобразователя Баркгаузена состоит в том, что, для решения задачи повышения достоверности неразрушающего контроля неоднородности поверхностных свойств и расширения функциональных возможностей магнитошумовых преобразователей он содержит сборный магнитопровод, состоящий из трех соединенных между собой частей центральной части, расположенной параллельно относительно поверхности изделия, на которой расположена намагничивающая катушка, и двух боковых частей, нижние полюса которых устанавливаются на поверхность изделия и перемагничивают его, а верхние полюса совмещены с центральной частью магнитопровода с возможностью поворота их относительно центральной части, причем боковые части всегда остаются между собой параллельными, т.к. соединены между собой перемычкой. Индикаторная катушка расположена на стойке, внутри которой установлена работающая на сжатие пружина, и регистрирует полезный сигнал и расположена между боковыми частями магнитопровода, а электронный блок анализирует и индицирует результаты измерений сигнала. При наклоне преобразователя Баркгаузена посредством изменения угла между центральной и боковыми частями в одной плоскости сборного магнитопровода индикаторная катушка перемещается по поверхности изделия, регистрируя при этом изменение сигнала, за счет чего появляется возможность регистрировать неоднородность поверхностных свойств. 76272011.10.30 На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя Баркгаузена, на фиг. 2 пример его практического использования при неразрушающем контроле неоднородности поверхностных свойств ферромагнитных изделий. Преобразователь Баркгаузена для контроля неоднородности поверхностных свойств изделий (фиг. 1) содержит сборный магнитопровод, состоящий из трех соединенных между собой частей центральной части 1, расположенной по отношению к поверхности изделия параллельно, двух одинаковых боковых частей 2, нижние полюса которых,снабженные поворотными полюсными наконечниками 3 с возможностью вращения на осях 4, устанавливаются на поверхность изделия 5 и перемагничивают его, а верхние полюса закреплены на краях центральной части 1 магнитопровода с возможностью их поворота на осях вращения 6 относительно его центральной части 1, причем обе боковые части 2 при этом всегда остаются между собой параллельными. Намагничивающая катушка 7 расположена на центральной части 1 сборного магнитопровода и предназначена для создания в изделии 5 магнитного поля. В середине межполюсного пространства между боковыми частями 2 магнитопровода расположена индикаторная катушка 8, помещенная в стойку 9, с возможностью перемещения ее за счет установленной внутри стойки 9 работающей на сжатие пружины и жестко соединенной с корпусом намагничивающей катушки 7. Сигнал от индикаторной катушки 8, регистрирующей магнитный шум от изделия 5 с высокими неоднородными поверхностными свойствами, поступает на электронный блок 10, где сигнал анализируется, запоминается и индицируется. Для повышения стабильности магнитного поля в межполюсном пространстве за счет обеспечения постоянного расстояния между полюсными наконечниками 3 боковые части 2 магнитопровода соединены между собой перемычкой 11 с использованием осей вращения (фиг. 2). Преобразователь Баркгаузена для контроля неоднородности поверхностных свойств изделий работает следующим образом. Преобразователь Баркгаузена устанавливают на исследуемую плоскую поверхность изделия 5 с неоднородным распределением свойств по поверхности изделия (фиг. 1). Замкнутое магнитное поле в исследуемой зоне изделия 5 создается с помощью намагничивающей катушки 7, расположенной на центральной части 1, и соединенных с ней двух боковых частей 2 сборного магнитопровода, расположенных перпендикулярно к поверхности изделия 5. Индикаторная катушка 8, расположенная в межполюсном пространстве,регистрирует полезный сигнал в виде ЭДС от потока случайных импульсов Баркгаузена,параметры которого коррелируют с физико-механическими характеристиками исследуемой зоны ферромагнитного изделия 5. Индикаторная катушка 8 помещена в стойке 9,внутри которой установлена работающая на сжатие пружина, предназначенная для автоматического регулирования расстояния между плоскостью поверхности изделия 5 и индикаторной катушкой 8. Плоскость витков индикаторной катушки 8 совпадает с плоскостью поверхности исследуемого изделия 5. Сигнал с индикаторной катушки 8 поступает в электронный блок 10, где происходит его обработка и анализ. Выполнив измерение полезного сигнала при положении преобразователя Баркгаузена, соответствующем фиг. 1, и наклонив преобразователь Баркгаузена вдоль плоскости, находящейся перпендикулярно поверхности изделия 5, на определенный угол в другой плоскости к поверхности изделия 5 с помощью поворота между центральной 1 и боковыми 2 частями сборного магнитопровода, опять измеряют полезный сигнал (фиг. 2), который в случае неоднородных свойств поверхности изделия 5 будет отличаться от первого измерения. Соединяющая две боковые части 2 сборного магнитопровода и изготовленная из немагнитного материала перемычка 11 позволяет поддерживать постоянным расстояние между полюсными наконечниками 3 боковых частей 2 сборного магнитопровода, тем самым обеспечивая постоянство магнитного поля в контролируемом участке изделия 5, а наличие в стойке 9 работающей на сжатие пружины позволяет обеспечивать зазор между индикаторной катушкой 8 и изделием 5. Для предотвращения преждевременного выхода из строя и повышения достоверности 3 76272011.10.30 измерений полезного сигнала индикаторной катушки 8 при перемещении ее по поверхности изделия 5 при изменении положения в пространстве полюсов магнитопровода на ее поверхность рекомендуется приклеить износостойкую прокладку. В таком преобразователе Баркгаузена предложенная сборная конструкция магнитопровода позволяет при любом положении его отдельных частей сохранять постоянство магнитного поля в изделии, измеряя при этом только неоднородность поверхностных свойств. Практически не перемещая преобразователь по поверхности изделия, изменяя только взаиморасположение между собой составных частей сборного магнитопровода, можно повысить достоверность контроля неоднородности поверхностных свойств ферромагнитных изделий и расширить функциональные возможности магнитошумовых преобразователей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4