SU926587A1 - Stuck-on electromagnetic converter - Google Patents

Description

( НАКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(ELECTROMAGNETIC CONVERTER CONVERTER

1one

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано .дл  раздельного контрол  физико-механических параметров электропроводных материалов.The invention relates to non-destructive testing of materials and can be used to separately control the physicomechanical parameters of electrically conductive materials.

Известен электромагнитный преобразователь дл  неразрушающего контрол  ферромагнитных материалов, содержащий возбуждающую обмотку, расположенную на ее торцах, измерительную и компенсационные обмотки, включенные последовательно-встречно, компен , и магнит 1.Known electromagnetic transducer for non-destructive testing of ferromagnetic materials, containing the exciting winding, located at its ends, the measuring and compensating windings, connected in series-counter, comp, and magnet 1.

Недостатком известного преобразовател   вл етс  его низка  чувствительность , не позвол юща  одновременно контролировать несколько физикохимических параметров материала издели .A disadvantage of the known converter is its low sensitivity, which does not allow simultaneously controlling several physicochemical parameters of the material of the product.

Наиболее близким по технической сущности кизобретению  вл етс  накладной электромагнитный преобразователь , содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой иThe closest to the technical nature of the invention is the invoice electromagnetic transducer, containing a ferromagnetic core with exciting winding and

установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно, измерительной и компенсационной обмотками 2 .installed at its ends, connected in series-counter, measuring and compensation windings 2.

Недостаток устройства - его низ- ., ка  чувствительность.The disadvantage of the device is its low sensitivity.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности преобразовател .The aim of the invention is to increase the sensitivity of the converter.

Указанна  цель достигаетс  тем, что накладной электромагнитный преобразователь , содержащийферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, снабжен вторым феррома - нитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой , включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последователь39 но-встречно, и подмагничивающей обмоткой , охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим ферромагнитным сердечником, расположенными параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой. На фиг4 1 представлена схема выполнени  накладного электромагнитного преобразовател ; на фиг. 2 блок-схема контрольного устройства. Накладной электромагнитный преобразователь содержит ферромагнитный сердечник 1 с возбуждающей обмоткой 2 и установленйыми у ее торцов, вклю ченными последовательно-встречно, из мерительной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, второй ферромагнит ный сердечник 5, параллельный первому сердечнику 1 с второй возбуждающей обмоткой 6, включенной последовательно-встречно с первой возбуждаю щей обмоткой 2, второй измерительной обмоткой 7 и второй компенсационной обмоткой 8, установленными у ее торцов и включенными последовательновстречно , и подмагничивающей обмоткой 9, охватывающей вторую возбуждаю щую обмотку 6, и расположенный параллельно между первым и вторым сердечниками 1 и 5 третий ферромагнитный .сердечник 10 с третьей измерительной обмоткой 11. Измерительна  обмотка 11 выполнена & виде двух катушек или пр моугольных рамок. При контроле преобразователь располагают над контролируемым изделием 12. Блок-схема контрольного устройства содержит накладной электромагнитный преобразователь 13, источник 14 синусоидального тока, на выход к которому подключены перва  и втора  во бужда ющйе обмотки 2 и 6 а на вход источника 14 тока подключен выход управл емого источника 15 коррекции бход источника 15 коррекции подключен к первому выходу электронного усилител  16, а к входу электронного усилитбл  16 подключена измерительна  обмотка 7, включенна  последовательно-встречно с компенсационной обмоткой 8. К источнику 17 линейно измен ющегос  тока на первый выход под ключена подмагничивающа  обмотка 9. Блок-схема содержит также избиратель ный усилитель 18 четных гармоник, избирательный усилитель 19 нечетных гармоник. Вход избирательного усилител  18 подключен к выходу измерител ой обмотки 11, а первый выход изирательного усилител  18 подключен на вход измерительного прибора 20, второй выход избирательного усилител  18 подключен на первый вход компаратора 21. Вход , избирательного усилител  19 подключен на первый выход усилител  22. к входу электронного усиЙтел  22 подключена измерительна  обмотка 3, включенна  последовательно-встречно с компенсационной обмот-. кой .4, а первый выход избиратель.ного усилител  19 подключен на вход измерительного прибора 23, второй выход избирательного усилител  19 подключен на второй вход компаратора 21. К второму выходу электронного усилител  16 подключен вход эмиттерного Повторител  2k, выход эмиътерного повторител  24 подключен на первый вход субстрактора 25, а на второй вход субстрактора 25 подключен второй выход усилител  22,выход субстрактора 25 подключен на вход измерительного прибора 26. К третьему входу компаратора 21 подключен выход порогового устройства 27, а выход компаратора 21 подключен на управл емый вход электронного ключа 28, вход электронного ключа 28 подключен к второму выходу источника 17 линейо измен ющегос  тока, выход электронного ключа 28 подключен на вход измерительного прибора 29. Преобразователь работает следующим образом. При возбуждении вихревых токов в контролируемом изделии 12 возбуждающими обмотками 2 и 6, питаемых переменным , синусоидальным током источника Н синусоидального тока, и одновременном подмагничивании линейно нарастающим электромагнитным полем с напр  ченностью, .измен ющейс  от нул  до величины, соответствующей насыщению материала издели  с помощью подмагничивающей обмотки 9, питаемой от источника 17 линейно нарастающего тока, контролируемое изделие 12 од -Ковременно перемагничиваетс  пере .jffiHHbtM магнитным полем и переменным магнитным полем с линейно нарастающим подмагничиванием, т.е. осуществл етс  в материале издели  одновременно локальное возбуждение вихревых токов и вихревых токов с подмагничиванием . Выходной амплитудный сигнал с измерительных обмоток 3 и 7, возбуждаемый токами материала издели , поступает на электронные усилители 1б и 22 соответственно, а напр жение холостого хода измерительных обмоток 3 и 7 компенсируетс  посредством соответствующих компенсационных обмо ток и 8. С второго выхода электрон ного усилител  16 напр жение подаетс  на первый вход субстрактора 25 через эмиттерный повторитель 2 ас второго выхода электронного усилител  22 напр жение подаетс  на второй вход субстрактора 25. На выходе субстрактора 25 напр жение вычитающихс  амплитудных сигналов с измёритель JHWx обмоток 3 и 7 и разность сигнало /фиксируетс  измерительным прибором 26. Если в изделии 12 имеетс  дефект (в виде трещины, поры, раковины и т.д., то значение выходных сигналов с измерительных катушек разное евиду того, что одна из них расположена над дефектом, а следовательно, измерительный прибор 26 зафиксирует стру турное изменение, например, наличие дефекта. В измерительной-обмотке 11 возВуж даетс  выходной сигнал вихревыми , возбуждаемыми обмотками 2 и 6 при одновременном перемагничивании переменным магнитным полем и перемен ным магнитный полем с линейно нарастающим подмагничиванием, и выходной сигнал с измерительной обмотки 11 подаетс  на избирательный усилитель 18, в котором выдел етс  втора  гармоника тока возбуждени . С первого выхода избирательного усилител  18 выходное напр жение второй гармоники подаетс  на измерительный прибор 20, а с второго выхода напр жение второй гармоники тока возбуждени  избирательного усилител  18 подаетс  на первый вход компаратора 21. Измерительный прибор 20 фиксирует амплитудное или фазовое значение второй гармоники, и по значению амплиту ды или фазы второй гармоники определ ют физико-механические параметры материала глубинных слоев или слоев химико-термической обработки контролируемого издели , твердость каждого . сло . Ввиду того, что определение физико-механических параметров слоев . материала контролируемого издели  осуществл етс  при медленном проникновении вихревых токов, возбуждае 9 7.6 мых возбуждающей обмоткой 6 вглубь материала издели  под действием линейно нарастающего пол  подмагничивани , создаваемого подмагничивающей обмоткой 9 и измен ющегос  от нул  до величины насыщени  материала издели , при измерении изменени  значений гармоники из спектра выходного сигнала измерительной обмотки 11. При этом встречное включение возбуждающих катушек 2 и 6 позвол ет исключить ЭДС холостого хода и спектр нечетных гармоник тока возбуждени  на выходе измерительной обмотки 11. Выходной сигнал с измерительной обмотки 3 подаетс  на вход усилител  22и с первого выхода усилител  22 подаетс  на вход избирательного усилител  19, в котором выдел етс  треть  гармоника тока возбуждени . С первого выхода избирательного усилител  19- выходное напр жение третьей гарМОНИКИ тока возбуждени , создаваемое возбуждающей обмоткой 2, подаетс  на измерительный поибоо 23. а с второго выхода напр жение третьей гармоники тока возбуждени  избирательного усилител  19 подаетс  на второй вход компаратора 21. Измерительный прибор 23фиксирует амплитудное или фазовое значение третьей гармоники, и по значению амплитуды или фазы третьей гармоники определ ют физико-механические параметры материала поверхностного сло , например, твердость контролируемого издели . Напр жени , поступающие с избирательных усилителей 18 и 22, подаютс  на первый и второй входы компаратора 21, а на третий вход компарато-, ра;21 подаетс  напр жение с выхода порогового устройства 27, в компараторе 21 напр жени  гармоник тока возбуждени  вычитаютс  и при достижении этой разности напр жени  выше напр жени  порового устройства 27, на выходе компаратора 21 формируетс  сигнал, который поступает на управл емый вход электронного ключа 28, при этом открываетс  электронный ключ 28 и напр жение с источника 17 линейно нарастающего тока подаетс  на измерительный прибор 29, где фиксируетс  достигшее значение тока и по значению величины достигшего тока определ ют толщину сло  или глубину сло  с посто нными физико-механическими например, с одинаковой параметрами, твердостью. Напр жение с первого выхода электронного усилител  16 подаетс  на вход источника 1 коррекции, а напр жение с выхода источника 15 коррекции подаетс  на вход источника 1.. синусоидального тока, а на вход элек тронного усилител  1б подаетс  напр  жение с выхода измерительной обмотки 7, величина которого зависит от свойств материала издели  и от величины линейно нарастающего электро- магнитного пол , создаваемого подмагничивающей обмоткой 9, питаемой источником 17, и пр мо пропорциональ но изменению напр жени  выходного сигнала измерительной обмотки 7, Посредством источника 15 коррекции измен етс  величина тока возбуждени  возбуждающих обмоток, что по-зво л ет исключить вли ние подмагничивающегопол  на величину вихревых токов при медленном проникновении вихревых токов вглубь материала контролируемого издели ,, а также зазора между преобразователем и из делием. Применение предлагаемого преобразовател  при контроле физико-механических параметров материала издели  позволит одновременно локал но определ ть изменени  его структу ры, наличие дефектов, твердость поверхностных и глубинных слоев, толщ Ну сло  с одинаковыми свойствами, вы вл ть степень соответстви  этих параметров предъ вл емым требовани  к изделию. Комплексное измерениеThis goal is achieved by the fact that the invoice electromagnetic transducer, containing a ferromagnetic core with an excitation winding and installed at its ends connected in series with an opposite measuring and compensation windings, is provided with a second ferromagnetic core parallel to the first, with a second excitation winding connected in series with the first winding core, the second measuring and second compensation windings installed at its ends and included follower 39 but counter, and ivayuschey winding embracing the second exciting coil, and the third ferromagnetic core disposed in parallel between first and second cores, with the third measuring winding. Fig. 4 1 shows a circuit for carrying out an overhead electromagnetic converter; in fig. 2 is a block diagram of a control device. The invoice electromagnetic transducer contains a ferromagnetic core 1 with the excitation winding 2 and installed at its ends, included in series-counter, from the measuring winding 3 and the compensation winding 4, the second ferromagnetic core 5, parallel to the first core 1 with the second exciting winding 6 connected in series - with the first exciting winding 2, the second measuring winding 7 and the second compensation winding 8 installed at its ends and connected in series and a magnetizing winding 9, covering the second exciting winding 6, and the third ferromagnetic core 10 with the third measuring winding 11 parallel to the first and second cores 1 and 5. The measuring winding 11 is made of & as two coils or rectangular frames. When controlling, the converter is placed over the item to be monitored 12. The block diagram of the control device contains an invoice electromagnetic converter 13, a source 14 of sinusoidal current, to the output to which the first and second coils of winding 2 and 6 are connected, and to the input of the current source 14 the controlled output is connected of the source 15 for correction, the input of the source 15 for the correction is connected to the first output of the electronic amplifier 16, and the measuring winding 7 is connected to the input of the electronic amp 16 and is connected in series with A compensation winding 8. A biasing winding 9 is connected to the source 17 of a linearly varying current at the first output. The block diagram also contains an elective amplifier 18 of even harmonics, a selective amplifier 19 of odd harmonics. The input of the selective amplifier 18 is connected to the output of the measuring winding 11, and the first output of the rotary amplifier 18 is connected to the input of the measuring device 20, the second output of the selective amplifier 18 is connected to the first input of the comparator 21. The input of the selective amplifier 19 is connected to the first output of the amplifier 22. The measuring winding 3 is connected to the input of the electronic device 22, connected in series with the compensation winding. Coy .4, and the first output of the selective amplifier 19 is connected to the input of the measuring device 23, the second output of the selective amplifier 19 is connected to the second input of the comparator 21. To the second output of the electronic amplifier 16 is connected the emitter input of the Repeater 2k, the output of the emitter repeater 24 is connected to the first the input of the subtractor 25 and the second input of the amplifier 22 are connected to the second input of the subtractor 25, the output of the subtractor 25 is connected to the input of the measuring device 26. The output of the threshold device 27 is connected to the third input of the comparator 21, and the output One comparator 21 is connected to a controlled input of an electronic switch 28, the input of an electronic switch 28 is connected to the second output of the source 17 of a linearly varying current, the output of the electronic switch 28 is connected to the input of a measuring device 29. The converter operates as follows. When eddy currents are excited in a controlled product 12 by exciting windings 2 and 6 fed by an alternating, sinusoidal current of the source H of a sinusoidal current and simultaneously magnetised by a linearly increasing electromagnetic field with a voltage varying from zero to a value corresponding to the saturation of the material of the product using a magnetized winding 9, fed from the source 17 of a linearly increasing current, the controlled product 12 one -Timely peremagnetized by .jffiHHbTM magnetic field and alternating magnetic Ol with a linearly increasing magnetizing, i.e. A local excitation of eddy currents and eddy currents with bias occurs in the material of the product. The output amplitude signal from the measuring windings 3 and 7, excited by the currents of the material of the product, goes to electronic amplifiers 1b and 22, respectively, and the idle voltage of measuring windings 3 and 7 is compensated by means of the corresponding compensation windings and 8. From the second output of the electronic amplifier 16 the voltage is applied to the first input of the subtractor 25 through the emitter follower 2 ac of the second output of the electronic amplifier 22, the voltage is applied to the second input of the subtractor 25. At the output of the extractor 25, the voltage you The amplitudes of the amplitude signals from the JHWx measuring coils of windings 3 and 7 and the difference between the signals / is recorded by the measuring device 26. If the product 12 has a defect (in the form of cracks, pores, cavities, etc.), the value of the output signals from the measuring coils is different that one of them is located above the defect and, consequently, the measuring device 26 detects a structural change, for example, the presence of a defect. In the measuring winding 11, an output signal is given by the vortex, excited windings 2 and 6 while simultaneously reversing frequency magnetic field and changes to the magnetic field with a linearly increasing magnetizing and an output signal from the measuring coil 11 is supplied to a selective amplifier 18, which is allocated to the second harmonic of the excitation current. From the first output of the selective amplifier 18, the output voltage of the second harmonic is applied to the measuring device 20, and from the second output the voltage of the second harmonic of the excitation current of the selective amplifier 18 is fed to the first input of the comparator 21. The measuring device 20 detects the amplitude or phase value of the second harmonic, and the value of the amplitude or phase of the second harmonic is determined by the physicomechanical parameters of the material of the deep layers or layers of the chemical and thermal treatment of the controlled product, the hardness of each. lay Due to the fact that the definition of physico-mechanical parameters of the layers. The material of the controlled product is carried out with the slow penetration of the eddy currents, exciting 9 7.6 by the exciting winding 6 into the material of the product under the action of a linearly increasing bias field created by the biasing winding 9 and changing from the zero to the saturation value of the product’s harmonics of the output signal of the measuring winding 11. In this case, the counter-switching on of the excitation coils 2 and 6 makes it possible to exclude the EMF of the idling and the spectrum of odd harmonics monik excitation current at the output of the measuring winding 11. The output signal from measuring winding 3 is fed to the input of the amplifier 22 and from the first output of the amplifier 22 is fed to the input of the selective amplifier 19, in which the third harmonic of the excitation current is extracted. From the first output of the selective amplifier 19, the output voltage of the third harmonic of the excitation current generated by the excitation winding 2 is applied to the measuring pulse 23. And from the second output the voltage of the third harmonic of the exciting current of the selective amplifier 19 is fed to the second input of the comparator 21. The measuring device 23 fixes the amplitude or the phase value of the third harmonic, and the physicomechanical parameters of the material of the surface layer, for example, the hardness of troliruemogo article. The voltages coming from the selective amplifiers 18 and 22 are applied to the first and second inputs of the comparator 21, and the third input of the comparator; 21 is supplied with voltage from the output of the threshold device 27, in the comparator 21 the voltage of the excitation current harmonics is also subtracted and When this voltage difference is reached above the voltage of the pore device 27, a signal is generated at the output of the comparator 21, which is fed to the controlled input of the electronic switch 28, this opens the electronic switch 28 and the voltage from the linearly rising current source 17 under on a measuring device 29 wherein the fixed value is reached the current value and current value has reached the determined layer thickness or bed depth with constant physical-mechanical example, with the same parameters, hardness. The voltage from the first output of the electronic amplifier 16 is fed to the input of the correction source 1, and the voltage from the output of the correction source 15 is applied to the input of the source 1 .. sinusoidal current, and the voltage from the output of the measuring winding 7 is applied to the input of the electronic amplifier 1b; which depends on the material properties of the product and on the magnitude of the linearly increasing electromagnetic field created by the magnetizing winding 9 fed by the source 17 and directly proportional to the change in the voltage of the output signal measuring windings 7. By means of the correction source 15, the magnitude of the excitation current of the excitation windings changes, thus eliminating the influence of the magnetizing field on the magnitude of the eddy currents at a slow penetration of the eddy currents into the material of the tested product, as well as the gap between the transducer and product. The use of the proposed converter in monitoring the physicomechanical parameters of the product material will simultaneously locally determine the changes in its structure, the presence of defects, the hardness of the surface and deep layers, the thicknesses of the Well layer with the same properties, reveal the degree of compliance of these parameters to the requirements product. Comprehensive measurement

Claims (2)

Фиг. физико-механически;;; свойств материала издели  повышает производительность Труда при контроле. Формула изобретени  Накладной электромагнитный преобра-зователь , содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, от личающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности , он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой , включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками , установленными у ее торцов и включенными последовательно-встречно , и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим ферромагнитным сердечником, расположенным . параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 508735, кл. G 01 N 27/86, 197. FIG. physico-mechanical ;;; material properties of the product increases the productivity of labor under control Claims of invention Invoice electromagnetic converter containing a ferromagnetic core with excitation winding and installed at its ends connected in series with opposite measuring and compensating windings, which differs in that, in order to increase sensitivity, it is equipped with a second ferromagnetic core parallel to the first one and the second exciting winding, connected in series with the first, second measuring and second compensation windings installed at its ends and on in a series-opposite, and magnetic bias winding covering the second exciting winding, as well as a third ferromagnetic core located. parallel between the first and second cores, with the third measuring winding. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 508735, cl. G 01 N 27/86, 197. 2. Дорофеев А.Л. Электроиндуктивна  дефектоскопи , М., Иашиностроечие , 1967, с. 171.2. Dorofeev A.L. Electroinductive flaw detection, M., Iashinostrocheye, 1967, p. 171.