SU864107A1 - Устройство дл магнитошумового контрол твердости ферромагнитных материалов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОГО КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  измерений твердости термообработанных изделий из углеродистых сталей магнитошумовым методом.

Известно устройство дл  магнитошумового контрол  ферромагнитных изделий , содержащее соединенные последовательно генератор, преобразователь, избирательный усилитель, квадратичный детектор, блок стробировани , синхронный детектор, и индикатор И.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность контрол .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  магнитошумового контрол  твердости ферромагнитных материалов , содержащее соединенные последовательно источник перемагничивающего тока, индукционный преобразователь, фильтр верхних частот, широкополосный усилитель и детектор, а также образцовый резистор, один вывод которого подключен к намагничивающей обмотке индукционного гч еобразовател , а второй заземлен, соединенные последовательно фазовый регул тор, вход которого соединен с незаземленным концом образцового резистора, и удвоитель частоты, триггер и блок индикации Г2 .

Недостатком данного устройства  вл етс  также низка  точность контрол  и отсутствие цифровой индикации результата измерений.

Цель изобретени  - повышение точности контрол .

Указанна  цель достигаетс  тем,

to что устройство снабжено соединенньми последовательно блоком интегрировани  и первым пороговым блоком, включенньми между выходом детектора и R-входом триггера, вторым пороговые 15 блоком, включенным между выходсм удвоител  частоты и S-входом триггера, соединенными последовательно генератором тактовых импульсов, первой схемой И, второй вход которой соеди

20 нен с выходом триггера, и второй схемой И, выход которой подключен к блоку индикации, соединенными последовательно формирователем, вход которого соединен с незаземленньм концом

25 образцового резистора, третьей схемой и и первым двоичным счетчиком,выход которого соединен со вторыми входами второй и третьей схем И, и блоком синхронизации,.- включенным меж30 ду выходом фос 1ировател  и входом установки счетчика, а блок индикации выполнен в виде соединенных последовательно второго двоичного и дес тич ного счетчиков, дешифратора, классификатора и сигнального табло, и цифрового табло, подключенного к выходу дешифратора, а также тем, что частота генератора тактовых импульсов F, выбрана из соотношени  i-,(mtij-n ., а фаза Ч отрицательного переключаю щего RS-триггер) фронта выходного им пульса второго порогового блока выбрана из соотношени  HI-H, где - кругова  частота перемагничивающего пол , Гц; Н , максимальное и минимальное возможные значени  твердости изделий) . фазы возникновени  ЭДС маг нитного шума дл  значений ii и Н соответственно,m , п - числа разр дов первого и второго двоичных счетчиков соответственно. , Jia фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и з- эпюры напр жений в различных точках устройства. Устройство содержит соединенные .последовательно источник 1 перемагни чивающего тока, индукционный преобразователь 2, состо щий из намагничивающей и измерительной обмоток 3 и 4, фильтр 5 верхнигс частот, широкопо лосный усилитель б, детектор 7, блок 8 интегрировани , первый пороговый блок 9 и триггер 10. Ко второму выводу намагничивающей обмотки 3 подключены соединенные по следовательно фазовый регул тор 11, удвоитель 12 частоты и второй порого вый блок 13, выход которого подключе к входу триггера 10, а также образцо вый резистор 14, второй выход которо го заземлен, и соединенные последовательно формирователь 15, треть  схема 16 И и первый двоичный счетчи 17. Между выходом формировател . 15 и входом установки первого двоичного счетчика 17 включен блок 18 синх оонизации. Выход триггера 10 подключен ко входу первой схемы 19 J4, ко второму входу которой подключен генератор 20 тактовых импульсов. Выход первой схемы 19 И подключен к соединенным последовательно второй схеме 21 И и блоку 22 индикации, состо щим из соединенных последовательно второго двоичного счетчика 23, дес тичного счетчика 24, дешифратора 25i класси фикатора 26 и сигнального табло 27, и цифрового табло 28, подключенного к выходу дешифратора 25. Устройство работает следующим образом . Источник 1 перемагничивающего тока создает переменный синусоидальный ток с частотой в намагничивающей обмотке 3 индукционного преобразовател  2, который, в свою очередь,возбуждает переменное магнитное поле Нpep(эпюра 29 фиг. 2), циклически перемагничивающее контролируемое изделие (не показано). При этом в изделии периодически (дважды за цикл перемагничивани ) возникают скачки Баркгаузена, навод щие импульсы ЭДС в измерительной обмотке 4 индукционного преобразовател  2. Эта ЭДС фильтруетс  фильтром 5 верхних час- . тот, усиливаетс  широкополосным усит лителем 6, детектируетс  амплитуд-ным детектором 7 и интегрируетс  блоком 8 интегрировани . Таким образом формируетс  огибающа  текущего спектра напр жени  магнитного шума (эпюры 30 и 31). При конт-роле наименее твердого издели , имеющего наименьшую напр женность пол  старта HQ-T.-I а родышеи обратного перемагничивани ,скачки намагниченности возникают в точке А (эпюра 29), а дл  наиболее твердого издели , имеющего наибольшую напр женность пол  старта Нст.г1 Н., скачки намагниченности возникают в точке В (эпюра 29). Соответственно и напр жени  магнитного шума Кц, (эпюра 30) и Uurj (эпюра 31) возникают в точках а и Ъ Напр жение магнитного шума с выхода блока 8 интегрировани  поступает на вход первого порогового блока 9 с порогом срабатывани  ипло( 30 и 31). При условии Цц, « УП.(О происходит переключение первого порогового блока 9, поэтому на его выходе° действует нап й жение в форме пр моугольных импульсов. При перемагничиваний наименее твердого издели  переключение первого порогового блока 9 происходит в точках d/j (эпюры 30 и ЗЗ, а при контроле наиболее твердого издели  переключение происходит в точкакЛз и b,j,( эпюры 31 и 34). При этом отрицательные фронты выходного напр жени  первого порогового блока 9 и, и (эпюры 33 и 35) соответствуют во времени с некоторой погрешностью uTv, или U Т (эпюры 30 и 31) моменту достижени  перемагничивающим полем НпвР напр женностей пол  старта {точка А) или (точка в), т.е. фазы Ч и ч (эпюры 33 и 34) переключени  первого порогового блока 9 равны фазам возникновени  ЭДС магнитного шума дл  наименее и наиболее твердых контролируемых изделий (эпюры 30 и 31) и точки А и В соответственно. Напр жение с образцового реэисто ра 14, синхронное с перемагничивающим полем Н nepf поступает через фазорегул тор 11 на вход удвоител  12 частоты, на выходе которого действует синусоидальное напр жение Ua (эпюра 32) с круговой частотой 2а)п. Это напр жение поступает на вход вто рого порогового блока 13, переключаю щегос  при условии и Un/jg, при этом на его выходе действует опорное напр жение U в форме пр моугольных импульсов, переключение которого про исходит в точках с и с2 (эпюра 32 и 35), а фазы точек переключени , в частности фаза Q точки с, определ етс  настройкой фазорегул тора 11. Импульсное напр жение u}, или U с в ыхода первого порогового блока 9 поступает на один вход RS-триггера 10 (эпюра 33 и 34), а импульсное опорное напр жение UQ с выхода второго порогового блока 13 (эпюра 35) поступает на другой вход триггера 10. Отрицательные фронты входных напр жений осуществл ют переключение триггера 10, при этом на выходе триг гера действуют положительные пр моугольные строб-импульсы DC, (эпюра 36) или Ut (эпюра 37), длительност которых fci или 01 определ етс  разностью фаз или импуль сы поступают на первый вход первой схемы 19 И, на второй вход которой поступают пр моугольные положительны тактовые импульсы UT (эпюра 38) с выхода генератора 20 тактовых импуль . сов. Частота следовани  этих импульсов равна F .Поскольку 2Рпе(где частота перемагничивани ) ,перва  схема 19 И осуществл ет первое стробирование тактовых импульсов и выходными импульсами триггера 10 Ue или Up.. На выходе первой схемы 19 И действуют пачки положительных тактрвых . импульсов UT-, (эпюра 39) или UT/I (эпюра 40), длительность пачек пр этом равнао5 или1Гс2, т.е. число тактовых импульсов в каждой пачке пропорционально фаэовому сдвигу Чд-ч ил fo- aНапр жение с образцового резистора 14 (эпюра 41 фиг. 3, штрихова  крива  1) поступает на вход формировател  15, формирующего положитель ;1ые пр моугольные импульсы Цр (эпюра 41, сплошна  крива  2), следующие с частотой перемагничивани . Эти импульсы поступают на первый вход . третьей схемы 16 И и на вход блока :18 синхронизации. При.поступлении ко манды Запуск блок 18 синхронизации одним (и только одним) импульсом (эпюра 41) запускает первый двоичный счетчик 17. До начала счета на инверсном выходе счетчика 17 действительно напр жение логического нул , запиравшее третью схему 16 И, поэтому импульсы Un с первого входа третьей схемы 16 И не проходили на счетный вход первого двоичного счетчика 17. После запуска счетчика на его инверсном выходе по вл етс  напр жение логической единицы и импульсы Un через третью схему 16 И проход т на счетный вход двоичного счетчика 17. За врем  счета на его выходе формируетс  положительный строб-импульс Ucu (эпюра 42), длительность которого определ етс  емкостью первого двоичного счетчика 17. При повторном поступлении сигнала Запуск цикл повтор етс . Строб-импульс и с а поступает на второй схемы 21 И, на первый вход которой поступают пачки тактовых импульсов и т или ит2(эпйры 39 и 40). Втора  схема 21 И осуществл ет стробирование нш р жений и или UT j строб-импульсШ Uc/i (второе стробирование напр жени  ит генератора тактовых импульсов ) . На выходе второй схемы 21 .И действует импульсное напр жение Чы«; 33 и 44) .представл ющее Собой последовательность пачек так ез/вых импульсов, причем все пачки э«ой последовательности имеют одинаковую длительность (содержат одинаковое число тактовых импульсов), а числе пачек в этой последовательности  осто нно и определ етс  емкостью первого двоичного счетчика 17. При общее число тактовых импульсов в эфой последовательности определ емс  значени ми фаэЧо и f (илиЧ(). импульсы с выхода второй схемы 21 И поступают на счетный вход -второго д&о чкого счетчика 23, вепресолвно pa6oTaf«Etero в режиме делени  частоты. CEpHMeHeitfie второго двоичного счетчика 23 св зано с наличием флуктуации, напр же нностей пол  старта, привод 14Их к различию значений фаз возникновени  скачков намагниченности в различных полуциклах перемагничивани . Деление частоты в данном случае эквивалентно отбрасыванию последних значащих цифр в многозначном числе-результате счефа за цикл контрол . Выходное напр жение второго двоичного . счетчика 23 поступает на счетный вход дес тичного счетчика 24, а с его выхода - через дешифратор 25 на цифровое табло 28. По окончании цикла контрол  на цифровом табло 28 нндицируетс  результат измерени  в единицах твердости. После поступлени  команды Сброс на дес тичный счетчик 24 устройство готово к новому циклу контрол ,дл  проведени  которого необходимо подать команду Запуск на первый двоичный счетчик 17. Сигнс1л (совокупность сигналов) с выхода дешифратора 25 поступает также через классификатор 26 на сигнаипьное табло 27, на котором по результатгил

классификации включаетс  световой сигнал Годен или Брак.

Claims (2)

1. Устройство дл  магнитошумового контрол  твердости ферромагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно источник перемагничивающего тока, индукционный преобразователь , фильтр верхних частот, широкополосный усилитель и детектор, а также образцовый резистор, один вывод которого подключен к намагничивающей обмотке индукционного преобразовател , а второй заземлен,соединенные последовательно фазовый регул тор , вход которого соединен с незаземленным концом образцового резистора , и удвоитель частоты, тригге и блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол , оно снабжено соединенными последовательно блоком интегрировани  и первым пороговым блоком, включенными между выходом детектора и R-входом триггера, вторым пороговым блоком, включенным между выходом удвоител  частотыи S-входом триггера,соединенными последовательно генератором тактовых импульсов , первой схемой и, второй вход которой соединен с выходом триггера,и второй схемой И, выход которой подключен к блоку индикаций, соединенными последовательно формирователем, вход которого соединен с незаземленным концом образцового резистора, третьей схемой И и первым двоичным счетчиком, выход которого соединен со вторыми входами второй и третьей И, и блоком синхронизации,включенным между выходом формировател  и

входом установки счетчика, а блок индикации выполнен в виде соединенных последовательно второго двоичного и дес тичного счетчиков, дешифратора, классификатора и сигнального табло, и цифрового табло, подключенного к выходу дешифратора.

2, Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что частота генератора тактовых импульсов F выбрана из соотношени 

n

i rtCmtiJ-ri

а фаза о отрицательного (переключаю5 щего RS-триггер) фронта выходного импульса второго порогового блока выбрана из соотношени 

HiiV:H,ji/a

где кругова  частота перемагничивающего пол , Гц,H ,H,j- максимальное и минимальное (возможные) значени  твердости изделий;

фазы возникновени  ЭДС магнитного шума дл  значений Н :, и Hf соответственно; m, п - числа разр дов первого и второго двоичных счетчиков

соответственно.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе,

1,Авторское свидетельство СССР ,728073, кл. G 01 N 27/86, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР 731368, кл. G 01 N ii7/86, 1978 .

(прототип).

2

X

4.

f3

Ч-Ч

-ci

.

ч

t