SU1527564A1 - Apparatus for inspecting mechanical properties of articles of ferromagnetic materials - Google Patents

Abstract

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К НЕРАЗРУШАЮЩИМ ИСПЫТАНИЯМ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ. ДЛЯ ЭТОГО СХЕМОЙ 9 ВЫБОРКИ-ХРАНЕНИЯ ПО УПРАВЛЯЮЩЕМУ СИГНАЛУ, ФОРМИРУЕМОМУ НУЛЬ-ОРГАНОМ 8, ЗАПОМИНАЕТСЯ НАПРЯЖЕНИЕ U_Н @ , пропорциональное коэрцитивной силе и поступающее на вход схемы 9 с резистора 6. Выходное напр жение со схемы 9 подаетс  на первый вход вычислительного блока 10. С выхода интегратора 17 сигнал, пропорциональный величине магнитной индукции B, подаетс  на один из входов умножител  13, на другой вход которого подаетс  сигнал, пропорциональный скорости DH/DT изменени  магнитного пол . Таким образом выходной сигнал умножител  13 пропорционален величине B_х(DH/DT). Этот сигнал, проход  через последовательно соединенные ключ 14, интегратор 15 и амплитудный детектор 16, преобразуетс  в сигнал, пропорциональный площади петли гистерезиса, ограниченной выбранными величинами H₁ и H₂ напр женности магнитного пол . Выходной сигнал детектора 16 подаетс  на второй вход вычислительного блока 10, в котором обработка сигналов осуществл етс  в соответствии с выражением U_к=A₀+A₁/U_нс+A₂(1/U_р)+A₃(U_нс/U_р), где U_к-выходное напр жениеTHE INVENTION IS RELATED TO NON-DESTRUCTIVE TESTS OF FERROMAGNETIC PRODUCTS. THE PURPOSE OF THE INVENTION IS THE IMPROVEMENT OF THE CONTROL RELIABILITY. FOR THIS CHART 9 sample and hold control signal, the generated zero-BODY 8, a memory VOLTAGE U _H @ proportional to the coercive force and supplied to the input of the circuit 9 with a resistor 6. Output voltage from the circuit 9 is supplied to a first input of the computing unit 10. From the output of the integrator 17, a signal proportional to the magnitude of the magnetic induction B is applied to one of the inputs of the multiplier 13, to another input of which a signal is proportional to the speed DH / DT of the change in the magnetic field. Thus, the output signal of the multiplier 13 is proportional to the value of B _x (DH / DT). This signal, the passage through the serially connected switch 14, the integrator 15 and the amplitude detector 16, is converted into a signal proportional to the area of the hysteresis loop limited by the selected values of H ₁ and H _{2 of the} magnetic field strength. The detector output signal 16 is supplied to the second input of the computing unit 10, wherein signal processing is performed according to the expression U _a = A ₀ + A ₁ / U _ns + A ₂ (1 / U _p) + A ₃ (U _ns / U _p ) where U _{to is the} output voltage

U_р, - нап, пропорциональное части петли гистерезисаU _p , - nap proportional to the part of the hysteresis loop

A₀, A₁, A₂, A₃ - нормировочные коэффициенты. 4 ил.A ₀ , A ₁ , A ₂ , A ₃ - normalization factors. 4 il.

Description

Сл го сдSd sd

05 405 4

(риг.1(rig.1

С выхода интегратора 12 сигнал, пропорциональный величине магнитной индукции В, подаетс  на один из входов уг-шожител  13, на другой вход которого подаетс  сигнала, пропорциональный скорости dH/dt изменени  магнитного пол . Таким образом выходной сигнал умножител  13 пропорционален величине В (dH/dt). Этот сигнал, проход  через последовательно соединенные ключ 14, интегратор 15 и амплитудный детектор 16, преобразуетс  в сигнал, пропорциокапьИзобретение относитс  к области неразрушающих испытаний ферромагнитных материалов и изделий и мот1:ет быт использовано дл  определени  механи- 4ecKitx свойств изделий, например их твердости после отпуска.From the output of the integrator 12, a signal proportional to the magnitude of the magnetic induction B is applied to one of the inputs of the corner 13, to another input of which a signal is proportional to the speed dH / dt of the magnetic field change. Thus, the output signal of the multiplier 13 is proportional to the value of B (dH / dt). This signal, the passage through the serially connected key 14, the integrator 15 and the amplitude detector 16, is converted into a signal, proportionally. The invention relates to the field of non-destructive testing of ferromagnetic materials and products and is used to determine the mechanical properties of the products, such as their hardness after tempering .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности при контроле сталей после высокотемпературного отпуска за счет оптимизации выбора параметра контрол .The aim of the invention is to increase the reliability in the control of steel after high-temperature tempering by optimizing the choice of the control parameter.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема нуль-органа;на фиг,3-6 - временные диаграммы, по сн ющие работу у /1ройства; на фиг. 7-схем изменени  магнитного состо ни  контролируемого изде.гт15  рп изменении перемагничивпнщего пол ,FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 is a null-organ block diagram; FIG. 3-6 are timing diagrams explaining the work of the / 1 unit; in fig. 7-diagrams of the change in the magnetic state of the controlled product. Gt15 RP with the change in the magnetizing field,

Устройство дл  контрол  механических свойств изделий из ферромагнитных материалов содержит последо- вательно соединенные синхронизатор 1 генератор 2 и индуктивный пре збра- зователь 3, состо щий соответственно из возбуждающей и измерительной обмоток 4 и 5, резистор 6, включенный последовательно с возбуждающей обмоткой 4, последовательно соединен- libie первый интегратор 7, вход которого подключен к выходу преобразовател  3, нуль-орган 8, схему 9 выборки-хранени , вычислительный блок 10, индикатор 11, последовательно соединенные второй интегратор 12, первый и второй входы которого, соответственно подключены к выходу преобразовател  3 и второму выходу синхронизатора 1, блок 13 умножени ,клю 14, третий интегратор 15 и амплитудный детектор 16, выход которого поднын площади петли гистерезиса, ограниченной выбранными величинами Иц и Ufi напр женности магнитного пол . Выходной сигнал детектора 16 подаетс  на второй вход вычис.)1нтельного блока 10, в котором обработка сигналов осуществл етс  в соответствии с выражением 1 АО + АA device for controlling the mechanical properties of products made of ferromagnetic materials contains successively connected synchronizer 1, generator 2 and inductive transducer 3, consisting respectively of exciting and measuring windings 4 and 5, resistor 6 connected in series with exciting winding 4, connected in series - libie, the first integrator 7, the input of which is connected to the output of the converter 3, the zero-organ 8, the sample-storage circuit 9, the computing unit 10, the indicator 11, are connected in series to the second integration or 12, the first and second inputs of which, respectively, are connected to the output of the converter 3 and the second output of the synchronizer 1, multiplication unit 13, key 14, the third integrator 15 and the amplitude detector 16, the output of which is the subfield of the hysteresis loop, limited by the selected values of IC and Ufi eg magnetic field. The output signal of the detector 16 is supplied to the second input of the comp.) 1-unit block 10, in which the signal processing is performed in accordance with the expression 1 AO + A

UH.+ + ), где l - выходное напр жение-, I р напр же ние, пропорциональное части петли ги..:терезиса{ А, А, А , А,, - Н( мировочные коэффициенты. 7 ил.UH. + +), Where l is the output voltage-, I p voltage proportional to the part of the loop gi ..: theresis {A, A, A, A, - H (world coefficients. 7 ill.

00

5five

00

33

00

5five

00

5five

к- почен к второму входу вычислительного блока 10, блок 17 дифференцировани , выход которого соединен с вторым входом блока 13 умножени , и два компаратора 18 и 19, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам ключа 14. Точка соединени  возбуждающей обмотки 4 и резистора 6 соединена с вторым входом схемы 9 выборки-хранени , и входами блока 17 дифференцировани  и компараторов 18 и 19. Трети11 выход синхронизатора 1 подключен к вторым входам первого интегратора 7, нуль- органа 8, третьего интегратора 15 и амплитудного детектора 16.to the second input of the computing unit 10, the differentiation unit 17, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit 13, and two comparators 18 and 19, the outputs of which are connected to the second and third inputs of the key 14, respectively. The connection point of the exciting winding 4 and the resistor 6 is connected to the second input of the sampling-storage circuit 9, and the inputs of differentiation unit 17 and comparators 18 and 19. Third output of synchronizer 1 is connected to the second inputs of first integrator 7, zero organ 8, third integrator 15 and amplitude detector 16.

Нуль-орган 8 состоит из последовательно соединенных второго амплитудного детектора 20, сумматора 21, компаратора 22 и форш ровател  23 импульсов , а также третьего амплитудного детекюра 24, выход которого подключен к второму входу сумматора 21. Первые входы амплитудных детекторов 20 и 24 объединены и  вл ютс  входом нуль-органа 8, вторые входы детекторов 20 и 24 и компаратора 22 также объединены и  вл ютс  другим входом нуль-органа 8, выходом которого  вл етс  выход формировател  23 импульсов .The null organ 8 consists of the second amplitude detector 20, the adder 21, the comparator 22 and the pulse forger 23, and the third amplitude detector 24, the output of which is connected to the second input of the adder 21, connected in series. The first inputs of the amplitude detectors 20 and 24 are combined The input of the null organ 8, the second inputs of the detectors 20 and 24 and the comparator 22 are also combined and are another input of the null organ 8, the output of which is the output of the pulse former 23.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Контроль заключаетс  в измерении коэри 1тивной силы и площади части петли гистерезиса контролируемой детали при изменении перемагничиваю- щего пол  в заданном интервале Нд-Н (площадь контура Д-Е-И-К на фиг.7а) и определении параметра контрол  К по соотношениюThe control consists in measuring the coefficient of force and the area of the part of the hysteresis loop of the part being monitored by changing the magnetizing field in a given interval Hd-H (contour area E-E-K in Fig. 7a) and determining the control parameter K by the ratio

5five

К АО -t-A, Не +Ai-(l/P) A.J- (НС/Р)To AO -t-A, He + Ai- (l / P) A.J- (НС / Р)

где Не коэрцитивна  сила;where not coercive force;

Р - площадь части петли гистерезиса при изменении пере- магничивающего пол  в интервале Н(- H(2i АО, А,, А и А J,- нормировочные коэффициентыР is the area of a part of the hysteresis loop with a change in the reversal field in the interval H (- H (2i AO, A, A and A J, are the normalization coefficients

По величине параметра К суд т о механических свойствах контролируемой детали. При этом интервал пол  Н( - Hg определ ют в каждом конкретном случае контрол  так,чтобы параметр К наилучшим образом коррелировал с контролируемым свойством.According to the value of the parameter K, the mechanical properties of the controlled part are judged. In this case, the interval of the field H (-Hg is determined in each specific case of control so that the parameter K best correlates with the controlled property.

Дл  этого с первого выхода синхронизатора 1 управл ющий сигнал 43 поступает на вход генератора 2, который начинает вырабатывать ток 25 пнпообразной формы, а на вторые входы интег1 аторов 7 и 15, нуль-органа 8 и амплитудного детектора 16 с второго выхода синхронизизатора 1 поступает сигнал 26, обнул ющий интеграторы 7 и 15 и амплитудные детекторы 20, 24 и 16. Выходной ток 25 генератора 2 поступает в первую обмотку 4 преобразовател  3 и пере- магничивает расположенное в нем контролируемое изделие. Возникающий во вторичной обмотке 5 преобразовател  3 измерительны сигнал 27, пропор- циональ 1ый скорости изменени  магнитной индукции, поступает на вход интегратора 7. Последний интегрирует измерителььгый сигнал, причем выходной сигнал 28 интегратора 7, пропорциональный магнитной индукции в контролируемом изделии, может быть несимметричен относительно нул , так как перемагничивание издели  может начатьс  с произвольного магнитного состо ни , не об зательно соответствующего размагниченному состо нию (например, с точки А, фиг.7).For this, from the first output of the synchronizer 1, the control signal 43 is fed to the input of the generator 2, which begins to produce a current of 25 pn-like form, and the second inputs of the synchronizer 1 receive the second inputs of the integrator 7 and 15, the zero-body 8 and the amplitude detector 16 26, which embed integrators 7 and 15 and amplitude detectors 20, 24 and 16. The output current 25 of generator 2 enters the first winding 4 of converter 3 and re-magnetizes the monitored product located in it. The signal 27 in the secondary winding 5 of the converter 3, proportional to the first rate of change of magnetic induction, is fed to the input of integrator 7. The latter integrates the measuring signal, and the output signal 28 of integrator 7, which is proportional to the magnetic induction in the product being tested, may be asymmetric with respect to zero , since the magnetization reversal of the product can begin with an arbitrary magnetic state, not necessarily corresponding to the demagnetized state (for example, from point A, Fig. 7).

Сигнал 28 поступает на вторые входы амплитудных детекторов 20 и 24 нуль-органа 8, которые формируют соответственно положительный и отрицательный посто нные сигналы 29 и 30, равные амплитудным значени м выходного сигнала 28 интегратора 7. Сигналы 29 и 30 поступают на сумматор 21 , на выходе которого формируетс  сигнал 31 , равный полусумме входных сигналов 29 и 30. ВыходныеThe signal 28 is fed to the second inputs of the amplitude detectors 20 and 24 of the zero-body 8, which form the positive and negative constant signals 29 and 30, respectively, equal to the amplitude values of the output signal 28 of the integrator 7. The signals 29 and 30 are fed to the adder 21, at the output which produces a signal 31, equal to the half-sum of the input signals 29 and 30. The output

2756427564

сигналы сумматора 21 и интегратора 7 поступают соответственно на первый и второй входы компаратора 22, при этом мен етс  состо ние его выходного сигнала 32 в моменты Тг и Т совпадени  величины входных сигналов.the signals of the adder 21 and the integrator 7 are received respectively at the first and second inputs of the comparator 22, and the state of its output signal 32 at the instants Tr and T coincides with the magnitude of the input signals.

Выходной сигнал компаратора 22 поступает на вход формировател  23The output signal of the comparator 22 is fed to the input of the imager 23

Q импульсов, на выходе которого по отрицательному фронту входного сигнала 32 формируетс  импульс 33, который поступает на первый йход схемы 9 выборки-хранени , на второй вход ко15 торой поступает сигнал с резистора 6, пропорциональный текущему значению магнитного пол  в первичной обмотке . В момент Та, прихода на первый вход схемы 9 управл ющего импуль20 са на его выходе формируетс  выходной сигнал 34, равный посто нному напр жению 11, пропорциональному текущему значению магнитного пол  в момент Tj, равному коэрцитивной силеQ pulses, at the output of which, a negative pulse is formed at the negative edge of the input signal 32, which arrives at the first input of the sample-storage circuit 9, and the second input receives a signal from a resistor 6 proportional to the current value of the magnetic field in the primary winding. At the moment Ta, when the control pulse 9 arrives at the first input, an output signal 34 is generated at its output equal to a constant voltage 11 proportional to the current value of the magnetic field at time Tj equal to the coercive force

25 контролируемого издели .25 controlled product.

Управл ющий сигнал 35 поступает на второй вход интегратора 12 и обнул ет его в интервалах О Т и свыше Т7. Интегратор 12 интегрируетThe control signal 35 arrives at the second input of the integrator 12 and zeroes it in the intervals O T and above T7. Integrator 12 integrates

30 сигнал 27 в интервале Т(-Т/г, и его выходной сигнал 36, пропорциональньА . магнитной индукции В в контролируемом изделии, nocTynaet на первый вход блока 13 умножени . Сигнал с резистора 6, пропорциональный току 25 Б обмотке 4 поступает на блок 17 дифференцировани , и после дифференцировани  сигнал 37, пропорциональный скорости изменени  пол  dH/dt, постуjQ пает на второй вход блока 13. Выходной сигнал 38 блока 13 умножени , пропорциональный В (dH/dt), поступает на первый вход ключа 14, который открываетс  в интервалы In,- Тд и30 signal 27 in the interval T (-T / g, and its output signal 36, proportional to A. magnetic induction B in the controlled product, nocTynaet to the first input of multiplication unit 13. The signal from the resistor 6, proportional to the current 25 B winding 4 goes to block 17 differentiation, and after differentiation, the signal 37, proportional to the rate of change of the field dH / dt, supplies the second input of block 13. The output signal 38 of the multiplier 13, proportional to B (dH / dt), goes to the first input of the key 14, which opens at intervals In, - TD and

45 Т5 - Tg , когда на второй и третий45 T5 - Tg, when the second and third

входы ключа 14 одновременно поступают соответственно выходные сигналы 39 и 40 положительного уровн  с компараторов 18 и 19. При этом в интерва50 ле Tj - Тц индукци  восход щей ветви петли гистерезиса мен етс  при возрастании перемагнкчивающего пол  от Н, до HQ, в интервале Tg- Tj, индукци  нисход щей ветви мен етс  ее при уменьшении перемагничивающегоthe inputs of the key 14 simultaneously receive, respectively, the output signals 39 and 40 of the positive level from the comparators 18 and 19. At the same time, in the interval Tj — Tc, the induction of the upstream branch of the hysteresis loop changes as the magnetic field increases from H to TQ , the induction of the downward branch changes as the magnetizing

пол  от Н 4. до Н . Компаратор 18 ме- н ет свое состо ние в моменты Т, и Tfc, когда величина этого входного сигнала, цропорциональна  текущемуfloor from H 4. to H. The comparator 18 changes its state at times T, and Tfc, when the magnitude of this input signal is proportional to the current

3535

значению пол , достигает заданного уровн  Нц, а компаратор 19, мен ет свое состо ние в момент Тц и Тд, когда величина его входного сигнала достигает заданного уровн  Н. Выходной сигнал 41 клточа 14 поступает на вход интегратора 15. Интеграл сигнала 41 в интервале TQ- Т/| соответствует площади контура HI,-Д-Е-Не. (фиг.7а), а интеграл сигнала 41 в интервале Tg-Te соответствует площади контура Н(-Д-Е-Н (фиг . 7а) . поэтому посто нное напр жение Up выходного сигнала 42 интегратора 15 соответствует площади контура Д-Е-И (фиг.7а). Сигнал 42 поступает на амплитудный детектор i6, и посто нное напр жение IJ р с выхода детектора 16 поступает на второй вход вычислительного блока 10, на первый вход которого поступает сигнал UH с выхода схемы 9 выборки хранени , Вь:числи- тельный блок 10 реализует формирование выходного сигнала Tj согласно указанному соотношению. Сигнал U . регистрируетс  индикатором 11.the value of the field reaches a predetermined level Nc, and the comparator 19 changes its state at the time of TC and Td when the value of its input signal reaches a predetermined level N. The output signal 41 of the button 14 is fed to the input of the integrator 15. The integral of the signal 41 in the TQ interval - T / | corresponds to the contour area HI, -D-E-He. (Fig. 7a), and the signal integral 41 in the Tg-Te interval corresponds to the area of circuit H (-D-E-H (Fig. 7a). Therefore, the constant voltage Up of the output signal 42 of the integrator 15 corresponds to the area of the circuit D-E- And (Fig. 7a). The signal 42 is fed to the amplitude detector i6, and the constant voltage IJ p from the output of the detector 16 is fed to the second input of the computing unit 10, the first input of which receives the signal UH from the output of the storage sampling circuit 9, Bj: numerical unit 10 realizes the formation of the output signal Tj according to the indicated relation. Signal U. Indicator 11.

Claims (1)

При выполнении контрол  предварительно дл  деталей с известными свойствами измер ютс  выходкь е сигналы Гц, Up и Ufv блоков 9, 16, и 10, По полученным данным методом наименьших квадратов вьгг;исл к1тс  ко- эффиииенты АО, А, Aj и Лри этом интервал перемагь ттивающего пол  Н, -H(j определ етс  экспериментально таким образом, чтобы азанное соотношение с найденными велич -шами коэффициентов давало минимальную среднеквадратичную ошибку, т.е. чтобы параметр и ц наилучшим образом коррелировал с контролируемыми свойствами. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  механических свойств изде: шЧ из ферромагнитWhen performing pre-testing for parts with known properties, the output signals of Hz, Up, and Ufv of blocks 9, 16, and 10 are measured. According to the obtained least-squares data, the results of the coefficients AO, A, Aj, and Lree are intervals. ting the field H, -H (j is determined experimentally in such a way that the azan relation with the found magnitudes of the coefficients gives the minimum root-mean-square error, i.e., that the parameter and h correlate best with the controlled properties. Formula of the invention the property for controlling the mechanical properties of the product: HF from a ferromagnet 5five 00 5five 00 5five 00 4545 ;шх .чатериалов, содержащее последовательно соединенные генератор, индуктивный преобразователь, состо щий из возбуждающей и измерительной обмоток, ifflTerpaTop и нуль-орган, резистор, включенный последовательно с дающей обмоткой индуктивного преобразовател  , последовательно соединенные блок умножени , ключ и второй интегратор , компаратор, включенный между точкой соединени , возбуждающей обмотки ,yкттшнoгo преобразоЕ(ател  и резистора и вторым входом ключа, и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повьттени  достоверности при контроле ста,пей после высокотемпературного отпуг.ка, оно снабжено третьим интегратором, включенным между выходом индук-г-ивпого преобра- зорагел  и нходом блока умножени , последовательно соединенными амги;и- гу;1Ннм дс 1 ектором, вхэд к выходу второго Т птеграт - ра, и вычислительным блоком, выход которого сое; нен с входом индикатора , вторым к.м 1паратором, включенным ме) входом первого компаратора и TpeTifViM BxoiTQM ключа, блоком диффе- ренц1. Г: -)ианип, вклю генным между точкой соединени  всзбу-ждающей обмотки HHJvyKTKBHoro преобразовател  и вторым чходом блока у кножьни , оемой вы- борки-хг.анен  , вход:.. кот - рой соот- BeTci Demio гюдьлюг ены к рьгходу нуль- органа Л входу первого компаратора, а выход соединен с вторьгм входом вычислительного блока, и синхуо лзато- ром, порЗ .ый и второй выходы которого соответст,ченно подключены к входу генератора и входу 1 ретьего интегратора, а третий выход подключен « втсрьм входам первого и второго интеграторов, 1гуль-органа и ампли- тудного де.тектора J; shh. materials containing serially connected oscillator, inductive transducer consisting of exciting and measuring windings, ifflTerpaTop and null organ, a resistor connected in series with the giving winding of the inductive converter, serially connected multiplication unit, a key and a second integrator, comparator, included between the connection point, the exciting winding, the inversion (the body and the resistor and the second key input, and the indicator, characterized in that, in order to increase the reliability during control one, drink after the high-temperature otpug.ka, it is equipped with a third integrator, connected between the output of the inductive-r and the first transformer and the input of the multiplier unit, connected in series with the AMG; 1HNm ds 1 ect; pa, and a computational unit whose output is soy; nen with the indicator input, the second km of parameter, the enabled input of the first comparator, and the TpeTifViM BxoiTQM key, the differential unit1. G: -) ianip, included between the junction point of the HHJvyKTKBHHoro transducer and the second block turn at the knob of the sampling unit-xy.anen, input: .. which corresponds to the BeTci Demio gyyugene to the switch Organ L is the input of the first comparator, and the output is connected to the second input of the computational unit, and a synchuator, the port and the second outputs of which are respectively connected to the generator input and the input 1 of the integrator, and the third output is connected to the first and second inputs second integrator, 1gul-organ and amplitude de.tector J 25 HI25 HI HiHi n т, т,n t, t 2626 ФиЧPHIC CPU г. 2CPU r. 2 t t ГвGw Фиг.зFig.z 1one 4/04/0 ll трсриг .Вtrisrig .B