Магнитошумовой преобразователь с раздвижным магнитопроводом

(51) МПК 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) Магнитошумовой преобразователь с раздвижным магнитопроводом, содержащий магнитопровод с расположенной на нем намагничивающей катушкой, индикаторную катушку, расположенную на стойке, электронный блок, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен раздвижным и состоит из двух одинаковых по форме и размеру отдельных боковых элементов, являющихся одновременно его полюсами, на каждом из которых располагается по намагничивающей катушке, последовательно соединенных между собой,верхняя часть боковых элементов соединена осью вращения и расположена с ними в одной плоскости, стойка с измерительной катушкой жестко соединена с осью вращения, а нижняя часть боковых элементов раздвижного магнитопровода имеет сферическую форму.(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. Преобразователь для магнитошумового контроля разноплоскостных поверхностей изделий Патент на полезную модель РБ 5877, МПК 01 27/82/В.Н.Бусько заявитель ИПФ НАНБ 20090517 заявл. 2009.06.22 опубл. 30.12.2009//Афц. бюл. - 2009. -6. С. 216. 78662011.12.30 Полезная модель относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных материалов и может быть использована для контроля, испытания, мониторинга и технической диагностики различных ферромагнитных изделий, конструкций и их элементов. Известен магнитошумовой преобразователь 1 накладного типа, регистрирующий магнитный шум (поток скачков Баркгаузена) в контролируемом участке изделия, который для создания магнитного поля перемагничивания в изделии содержит намагничивающую обмотку, намотанную на ферритовый или стальной магнитопровод, измерительную обмотку, расположенную между полюсами магнитопровода, плоскость витков измерительной обмотки расположена параллельно поверхности изделия. Недостатком данного преобразователя является низкая достоверность полученных результатов при контроле поверхностных физико-механических свойств с резкой неоднородностью, что приводит к значительному сужению области использования магнитошумовых преобразователей в целом, т.к. использование в них магнитопровода с постоянным расстоянием между его намагничивающими полюсами, определяемым жесткостью цельной конструкции магнитопровода, не позволяет изменять зону перемагничивающейся 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 полюсов, расположенных на противоположных концах центральной части магнитопровода с возможностью их перемещения в его каналах с размещенными в них и работающими на сжатие пружинами, намагничивающую катушку, намотанную на центральную часть магнитопровода,индикаторную катушку, жестко установленную на стойке и размещенную между полюсами магнитопровода, а также электронный блок. Недостатком является то, что при контроле резко неоднородных структур поверхности изделий, в частности, после лазерной упрочняющей обработки поверхности, когда контролируемые зоны (закаленные дорожки) после лазерного упрочнения расположены близко друг от друга, а полюса П-образного магнитопровода ввиду невозможности изменения расстояния между ними перемагничивают не одну, а сразу несколько таких зон. Аналогичная картина наблюдается при контроле качества сварного шва сварных соединений, когда непосредственно за сварным швом следует зона термического влияния, а потом зона основного металла. В итоге ограничивается диапазон применимости данного преобразователя и снижается достоверность контроля. Сущность предлагаемого магнитошумового преобразователя с раздвижным магнитопроводом заключается в том, что для расширения его функциональных возможностей и повышения достоверности контроля поверхности ферромагнитных изделий, он включает в себя раздвижной магнитопровод, состоящий из двух одинаковых по форме и размеру отдельных боковых элементов, являющихся одновременно его полюсами и соединенных в верхней части осью вращения с возможностью их разворота относительно друг друга в одной плоскости для изменения угла между нижними частями обоих боковых элементов раздвижного магнитопровода, на боковых частях магнитопровода устанавлены две намагничивающие катушки. Нижняя часть боковых элементов раздвижного магнитопровода имеет сферическую форму поверхности. Расположенная между боковыми элементами магнитопровода измерительная катушка, благодаря размещенной в ней работающей на сжатие пружины, может перемещаться в стойке, жестко соединенной с осью вращения,соединяющей верхние части боковых элементов. Регулируя угол и взаиморасположение между нижними частями боковых элементов раздвижного магнитопровода путем вращения относительно друг друга их верхних частей и меняя, таким образом, систему намагничивания замкнутой магнитной цепи магнитопровод-образец-магнитопровод, можно изменять межполюсное расстояние, в результате чего появляется возможность с помощью 2 78662011.12.30 одного раздвижного магнитопровода перемагничивать контролируемую зону изделия в широких пределах и повысить достоверность контроля. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого магнитошумового преобразователя с раздвижным магнитопроводом, на фиг. 2 - пример его практического использования при неразрушающем контроле изделий с резко изменяемой по поверхности неоднородностью физико-механических свойств. Магнитошумовой преобразователь с раздвижным магнитопроводом (фиг. 1) содержит раздвижной магнитопровод, состоящий из двух одинаковых по форме и размеру отдельных боковых элементов магнитопровода 1, являющихся одновременно его полюсами для перемагничивания поверхности изделия, соединенных между собой в верхней части осью вращения 2 с возможностью их разворота на ней относительно друг друга в одной плоскости, нижние части боковых элементов магнитопровода 1 при этом устанавливаются на поверхность изделия 3 и имеют сферическую форму. На боковых элементах магнитопрода 1 расположены две соединенные между собой последовательно намагничивающие катушки 4. В середине межполюсного пространства между нижними частями боковых элементов магнитопровода 1 (полюсными наконечниками) расположена измерительная катушка 5,которая, благодаря расположенной над ней работающей на сжатие пружины, может перемещаться в стойке 6, жестко соединенной с осью вращения 2. Сигнал от измерительной катушки 5, регистрирующей магнитный шум от контролируемого участка исследуемого образца 3, поступает на электронный блок 7. Магнитошумовой преобразователь с раздвижным магнитопроводом для контроля ферромагнитных изделий работает следующим образом (фиг. 1, 2). Магнитошумовой преобразователь устанавливают на исследуемую плоскую поверхность изделия 3, имеющую несколько структур, допустим, структуру 1, структуру 2 и зону основного металла, но при этом необходимо осуществить контроль структуры 1. Магнитное поле рассеяния в контролируемой структуре 1 исследуемого изделия 3 создается с помощью обоих боковых элементов магнитопровода 1 и расположенных на них намагничивающих катушках 4, питающихся от источника переменного тока. Для обеспечения постоянного магнитного контакта между магнитопроводом 1 и изделием 3 при изменении расстояния между прилегающими к поверхности изделия 3 нижними частями боковых элементов магнитопровода 1 форма их полюсов должна быть сферической. Полезный сигнал в виде ЭДС от потока скачков намагниченности регистрируется измерительной катушкой 5, расположенной в межполюсном пространстве между боковыми элементами магнитопровода 1 и установленной в стойке 6, упираясь в находящуюся в стойке 6 работающую на сжатие пружину. Узел, состоящий из измерительной катушки 5, помещенной в стойку 6 с находящейся в ней пружиной, жестко крепится на оси вращения 2,посредством которой соединены верхние части боковых элементов магнитопровода 1. Сигнал с измерительной катушки 5 поступает в электронный блок 7, где производится его усиление, анализ и индицируется результат контроля. Максимальное значение магнитного поля рассеяния в структуре 1 изделия 3 может быть создано при условии, когда оба полюса магнитопровода 1 будут расположены в зоне основного металла. Как видно из фиг. 1, при установке магнитошумового преобразователя на изделие 3 при угле поворота между полюсами, равном, допустим, 1, регистрируемый сигнал с измерительной катушки 5 является недостоверным, т.к. один из боковых элементов магнитопровода 1 располагается на структуре 2 изделия 3, магнитные свойства которой могут значительно отличаться от магнитных свойств основного металла, и поэтому магнитное поле рассеяния в этом случае не будет максимальным, что сказывается на результатах контроля. Для повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей магнитошумового преобразователя необходимо увеличить (фиг. 2) угол между боковыми элементами магнитопровода 1 до значения 2, чтобы нижние части боковых элементов раздвижного магнитопровода 1 располагались в зоне основного металла изделия 3. В этом 3 78662011.12.30 случае регистрируемый измерительной катушкой 5 сигнал будет отличаться от сигнала,полученного при угле между полюсами, равном 1. Увеличивая или уменьшая в зависимости от задачи контроля, размеров и физико-механических свойств контролируемых структур 1, 2 изделия 3 уголмежду боковыми элементами магнитопровода 1 магнитошумового преобразователя, можно осуществлять контроль изделия 3, имеющего, например, резкое изменение поверхностных свойств. Для изменения угланеобходимо с помощью, например, барашка или винта ослабить крепление в месте соединения боковых элементов магнитопровода на оси вращения 2. Таким образом, практически не перемещая магнитошумовой преобразователь по поверхности изделия 3, изменяя только угол ,можно проводить контроль степени неоднородности поверхности контролируемого изделия 3. Предлагаемая конструкция магнитошумового преобразователя с раздвижным магнитопроводом позволяет увеличить достоверность неразрушающего контроля физикомеханических свойств поверхности изделия за счет возможности получения сигнала с различных зон контроля благодаря регулированию межполюсного пространства и расширить функциональные возможности магнитошумовых преобразователей при их использовании. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4