Магнитный структуроскоп — SU 1128154 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09). 01) а) С 01 М 27/72 г: ОБРЕТЕНИЯ АНИ ВТОРСКОМ ЕЛЬСТВУ(46 (72 А.П Д.Ю (71 вклюСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 519626, кл. С 01 И 27/80, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 898317, кл. С 01 И 27/80, 1982,(54)(57) МАГНИТНЪЙ СТРУКТУРОСКОП,содержащий последовательно соединенные источник намагничивающего тока,реле и электромагнит, феррозонд,последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряженияи компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходу источникаопорного напряжения, и регистратор,подключенный к,второму выходу коммутатора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения чувствительности и быстродействия, онснабжен амплитудным детектором,ченным между выходом феррозонда ивторыми входами первого и второгокомпараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, втоым детектором, формирователем сиг нала запуска, ключом и цифровым измерителем тока, подключенными к выходу первого компаратора, последова-, тельно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором,включенными между выходом. второго компаратора и вторым входом регистратора, последовательно соединенными фор" мирователем сигнала управления током размагничивания и преобразователем напряжение - ток, включенными между вторым выходом первого компаратора и измерительным входом цифрового измерителя тока, генератором. тока, подключенным к измерительному, входу цифрового измерителя тока,и бло- ком управления; подключенным соот-, ветственно к вторым входам источни. ка намагничивающего тока, реле,фор- аав мирователя сигнала управления током,файф размагничивания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход феррозонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора - к третьему входу регистратора управляющий вход ключа - к выходу крммутатора, выход преобразователя напряжение-ток -к третьему входу реле, а третий вход формирователя сигнала управления,током размагничивания - к третьему выходу коммутатора.154 1 1128Изобретение относится к средствамконтрольно-измерительной техникии может быть использовано. для неразрушающего контроля качества термической и химикотермической обработки, .твердости и других физико-механических свойств,имеющих корреляционную связь с коэрцитивной силой нли с намагниченностью материала контролируемого объекта. 0Известно устройство, используемоедля контроля структуры после различных видов термообработки, содержащееисточник намагничивающего тока,электромагнит, соединенный своими 5обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный измеритель, коммутатор и регистратор 1.Однако это устройство не обеспечи Овает высокопроизводительного контроляиз-за недостаточного быстродействия,при этом используют только одининформативный параметр - коэрцитивную силу. 25Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является магнитный структуроскоп, содержащийпоследовательно соединенные источник намагничивающего тока, реле иэлектромагнит, феррозонд, последовательно Соединенные коммутатор,источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подклю-,ченный ко второму выходу источника35опорного напряжения и регистратор,подключенный ко второму выходу коммутатораГ 2 3ФОднако использование в известномустройстве фазочувствительного измерителя, содержащего выпрямительные элементы, а также налйчиесобственной коэрцитивной силы магнйтопровода электромагнита обуславливают недостаточную ч 3 вствительность 45при контроле изделий из магнитномягких материалов.Кроме того, включение перед компараторами интегрирующего звена снижает быстродействие устройства в режимме разбраковки.изделий по схеме. "годная-брак 1.Целью изобретения является повышение чувствительности.и быстродействия,контроля.55Поставленная цель достигается,тем, что магнитный;.структуроскоп,содержащий последовательно соединен 1ные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходу источника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к второму выходу коммутатора, снабжен амплитудным детектором, включенным между выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала за-, пуска, ключом и цифровым измерителем .тока,. подключенными к выходу первого компаратора, последовательно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором, включенными между выходом второго компаратора и вторым входом регистратора, последовательно соединенными формирователем сигнала управления током размагничивания и преобразователем напряжение - ток, включенными между вто- рым выходом первого компаратора и измерительными входом цифрового иэмери теля тока, генератором тока, подключенным к измерительному входу цифрового измерителя тока, и блоком управления, подключенным соответственно к вторым входам источника намагничивающего тока, реле, формирователя сигнала управления Током раз. магничнвания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход ферро-. зонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора - к третьему входу регистратора, управляющий вход ключа - к выходу коммутатора, выход преобразователя напряжение - ток - к. третьему входу реле, а третий вход формирователя сигнала управления током размагничивания - к третьему выходу коммутатора.На чертеже приведена структурная схема магнитного структуроскопа.Структуроскоп содержит источник 1 намагничивающего тока, электромагнит 2, феррозонд 3, соединенный своими обмотками 4 с контактами реле 5, амплитудный детектор 6 компенсационного типа, связанный своим входом с измерительной обмоткой феррозонда 3и с третьими входами компараторов 7 и 8, а выходом - со вторыми входамн этих компараторов, одновибраторы154 4мирователь 19. При этом на выходеформирователя 19 действует сигналлогической единицы, который поступаетчерез замкнутый ключ 22 на управляющийвход цифрового измерителя 18 токаи обеспечивает его работу в режимевнутреннего автоматического запуска.Одновременно с включением реЛе 5через обмотки 4 электромагнита формируются источником 1 импульсы тока, намагничивающие контролируемоеизделие.После завершения формирования импульсов намагничивающего тока реле 5 .,обесточивается, подключая обмотки 4электромагнита 2 к выходу преобразователя 16 "напряжение-ток".Одновременно с этим включаетсявозбуждение феррозонда 3 и разбло"кируется формирователь 15 сигналауправления током размагничиванияВключение тока возбуждения феррозонда вызывает появление на входеамплитудного детектора 6 разнополярного переменного напряжения, разностьположительной и отрицательной амплитуд которого пропорциональна величине остаточной намагниченности контролируемого изделия.Измерительная обмотка ферроэонда 3 подключена ко входу амплитудного детектора 6 таким образом, чтобыформируемое на выходе амплитудногодетектора постоянное напряжение повторяло меньшее по модулю амплитупноезначение входного сигнала,В процессе размагничивания контролируемого изделия меньшая по модулюамплитуда возрастает, а большая убывает, а их,полное .выравнивание достйгается в момент обращения в нульостаточной намагниченности в магнитной цепи электромагнита.,Структуроскоп работает следующим образом.Коммутатором 21 задается один из двух предусмотренных режимов работы 40 структуроскопа; "Контроль по коэрцетивной силе" либо "Контроль по намагниченности".В режиме контроля по коэрцетивной силе коммутатор 21 отключает выход- .45 ные напряжения источника 14. опорно" го напряжения, блокирует работу регистратора 13., замыкает ключ 22, подает сигнал разрешения логической единицы на второй вход формирователя 50 15. После установки электромагнита. 2Ф на контролируемую деталь блок 20 управления включает реле 5, которое ,своими контактами подсоединяет обмотки 4 электромагнита к источнику 1 5 намагничивающего тока, подает сигнал блокировки на второй вход формирователя 15 и сигнал разрешения на фор 3 1128 9 и 10, поцключенные своими входами к выходам соответственно компарато ров 7 и 8, а выходами - к входам соответственно детекторов 11 и 12 среднего значения, связанных своими выходами с сигнальными входами регистратора 13, источник 14 опорного напряжения, выходы которого соеди иены с соответствующими первыми вхо; дами компараторов 7 и 8, формирова О тель 15 сигнала управления током размагничивания, присоединенный сигнальным входом к выходу компаратора 8, а своим выходом -, к входу преобразователя 16 напряжение-ток, соединен ного своим выходом с выходом генератора 17 тока, с измерительным входом цифрового измерителя 18 тока и с контактами реле 5, формирователь 19 сигнала запуска цифрового измерителя 18 тока, связанный первым и вторым своими входами соответственно с выходом детектора 12 среднего значения и вторым управляющим входом формирователя 15 сигнала управления током 25 размагничивания, блок 20 управления, соединенный с источником 1 намагничивающего тока, обмоткой реле 5 и вто-. рым управляющим ьходом формирователя.г 15 сигнала управления током раэмагни-З чивания, а также коммутатор 21, соединенный с управляющими входами, регистратора 13, источника 14 опорного напряжения, ключа 22 и с третьим входом формирователя 15 сигнала управления током размагничивания. Таким образом, амплитудный детектор преобразует в постоянное напряже" ние возрастающее в процессе.размагничивания амплитудное значениевходного сигнала, что,обуславливает его весьма высокое быстродействие,Компараторы 7 и 8 преобразуют разность амплитуд сигнала ферроэон" да 3 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды ,длительность которых уменьшается по мере уменьшения разности амплитуд.Выходные импульсы компараторов преобразуются одновибраторами 9 и 10 в импульсы постоянной длитель11281 ности, которые, в свою очередь,преобразуются в постоянное напряжение детекторами. среднего значения11 и 12. С выхода компаратора 8 импульсы поступают на вход формирователя 15, в котором формируется на,пряжение, пропорциональное полюразмагничиванияС помощью преобразователя 1 б напряжение преобразуется в ток размагничивания, подаваемый через контакты реле 5 в обмотки электромагнита 2и измеряемый цифровым измерителем 18тока.В момент, когда остаточная намагниченность в магнитной цепи, образованной контролируемым изделием и магнитопроводом электромагнита,обращается в нуль, амплитуды выходногосигнала феррозонда 3 выравниваются, 20импульсы на выходе компаратора.исчезают, нарастание напряжения на выходе формирователя 15 прекращается,исчезает напряжение на выходе де,текторов среднего значения.Исчезновение выходного напряжениядетектора 12 приводит к формированию сигнала на выходе формирователя19 сигнала запуска цифрового измери 30теля тока,Этот сигнал, поступая через замкнутый ключ 22 на управляющий вход цифрового измерителя 18, переводит егов режим запоминания значения тока,гсоответствующего моменту исчезновения остаточной намагниченностиконтролируемого изделия и пропорционального его коэрцетивной силе.Одновременно с этим выходной сигнал формирователя.19 и показаниецифрового измерителя в цифровом кодеподаются на выходной разъем струк"турбскопа для ввода в цифровые устройства обработки данных.Нажатием кнопки "Сброс" блока 20,управления последний возвращается висходное состояние, сбрасывая токразмагничивания до нуля, блокируятретий вход формирователя 15и переводя вновь в режим внутреннего автоматического запуска. цифровойизмеритель 18 тока.В режиме контроля по нииагниченности .коммутатором 21 включаютсявыходные напряжения источника 14 опор 5ного напряжения подается сигнал разрешения на регистратор 13,. размыкается ключ 22, что обуславливает работу цифрового измерителя 18 в режиме непрерывного измерения тока, н подачей сигнала логического нуля переводится в режим формирования постоянного выходного напряжения формирователь 15 сигнала управления током размагничивания.В этом режиме с выхода формирователя 15 на преобразователь 1 б подается постоянное напряжение, величину которого можно регулировать в процессе контроля.При установке электромагнита на эталонное изделие с номинальным значением контролируемого параметра в формирователе 15 устанавливается такое значение тока размагничивания, при котором исчезают импульсы на выходах компараторов 7 и 8, о чем свидетельствует показание "Норма" регистратора 13.В этом положении цифровой измеритель 18 отображает значение размагничивающего тока, пропорционального коэрцетивной силе эталонного изделия с номинальным значением контролируемого параметра.Описанная установка размагничиваю- щего тока по номинальному эталону производится при нулевых значениях напряжений поступающих на входы кэмлараторов с источника 14 опорного напряжения что обеспечивается переменными резисторами (не показаны), включенными на выходах источника опорного напряжения с целью регулирования уровня напряжения.С,;помощью этих резисторов по эталонным изделиям с верхними нижним допустимыми значениями контролируемых параметров выставляются напряжения, соответствующие верхней (на входе компаратора 7) и нижней (на входе компаратора 6) границам зоны годности.Если значение контролируемого параметра превьппает верхнее допустимое значение, то одновременно на выходах двух компараторов появляется импульсный сигнал, что классифицирует.ся регистратором 13 как "Больше нормы", Отсутствие сигнала на выходахкомпараторов свидетельствует о выходе контролируемого параметра за нижний допустимый предел, при этом регистратор сигнализирует "Меньше нормы".128154 Составитель В.филиТехред М. Надь едактор Т.Косс орректорО.Тигор аз 902 1/32ВНп раж 82рствен ретени а, ЖТ ИИПИ Госуд о делам изо 13035, МоскПодписноемитета СССРрытийская нйб., д, 4 ого и от Рау лиал ППП "Патент С помощью генератора 11 тока в обмотках электромагнита создается по" стоянный ток смещения, компенсирующий коэрцетивную силу магнитопро.вода электромагнита, что способству ет повышению чувствительности структуроскопа при контроле изделий из магнитно-мягких материалов, коэрцетивная сила которых может оказаться соизмеримой с коэрцетивной силой магнитопровода электромагнита. Магнитный структуроскоп позволяетпроизводить контроль как по коэрцетивной силе, так и по величине ос" таточной намагниченности изделия, при этом результат контроля фиксируется автоматически.Структуроскоп позволяет отыковать его с мини-ЭВМ, с целью обработки результатов контроля и получения комплексных показателей качества контролируемой. продукции. Ужгород, ул. Проектная, 4