Способ контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления — SU 1749822 (original) (raw)
,5 Ц 1749822 А 1 0 01 й 2790 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Р 1) :-(21) 4840275728(57) Изобретение относится к нераэрушаю- . (22) 25,07 90 .: щему контролю методами вихревых токов и (46) 23.07.92. Бюл. Ь 27: . может быть использовано в промышленно- (71) Научно-исследовательский институт сти для определения прочйостных характестроительных конструкций Госстроя СССР ристик стального листового проката, Цель и Северо-Западный заочный политехниче- изобретения - повышение чувствительноский институтсти контроля и разрешающей способности (72)П.С. Витюк, В.П,Глуховский, И.В.Павлов устройства за счет учета изменения инфори А,И.Потапов . , ., мативного параметра. Для этого воэбужда- (56) Авторское свидетельство СССРют колебательный контур, элементом . М 1366932, кл. 6 01 й 27/90, 1988.: которого является вйхретоковый преобра.- Приборы для неразрушающего кончтро- зователь, прямоугольнымй импульсами с ля материалов и иэделий./Под ред. помощью генератора импульсов и измеря- В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1986, ют длительности переходных процессов. В кн, 2, 133-135 с," . качестве информативного параметра исАвторское свидетельство СССР . польэтуют суммарную длительность пере- М 1032406, кл. 6 01 й 27/90, 1983. ходных процессов при разных параметрахАвторское свидетельство СССР . контура. Устройство обеспечивает коммута- Ь 1458799, кл. 6 01 й 27/90, 1989,:, цию собственной частоты колебательного (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТНЬХ контура и автоматическое измерение ин- ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ, формационного параметра,2 с.п, ф-лы,2 ил.МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к области не- разрушающего контроля методами вихревых токов и может быть использовано в промышленности для определения прочностных характеристик стального листового проката.Известен способ вихретокового контроля материалов и иэделий, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь (ВТП) включаютв колебательный контур Эвтогенератора, обеспечивают режим прерывистой генерации и регистрируют изменение параметров затухающих колебаний, по которым определяют физико-мехаЧЭнические характеристики контролируемой00стали,Известно .устройство для осуществлейия указанного споСоба, содержащим вих-.ретекевый преобразователь, включенный в фьколебательный контур автогенератора и индикатор информативного параметра.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способ нераэрушающего злекптромагнйтного контроля физико-механических параметров иизделий, заключающийсяв том. что ВТП,включенный в колебательный контур, возбуждают импульсами напряжения и измеряют среднее значение однополярных собственных затухающих колебаний, обеспечивают в измерительной цепи апериодический переходный процесс, йзмеряют мгновенные значения напряжений в выбранные момен ты"времеий"исреднйе значения йапряжений выбранйых учЪстков иерех"одного процесса, аакже максимальнйе или средние значения напряжений собственных затухающих колебаний, приводят выделенные сигна лы к одной форме и используют для определения механических характеристик контролируемой стали;Известно устройство, содержащее генератор импульсов, соединенный с вихре токовым преобразователем, включенным в колебательный контур, Формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора импульсов, йоследоеательно сооединенйые генератор счетных импульсов, селектор, пер вый счетчик импульсов, дешифраторй"индикатор информативного параметра, второй счетчик импульсов и два элемента ИЛИ,К недостаткам известных способа-иус-тройства относятся низкая чувствитель ность койтролю прочностных характеристик стаяьного листового йрокатвВри иЪ 6 льзовании накладного вихретокового преобразователя, а также сложность выделения связанной линейно независимой многопа- ЗО раметровой информации, с последующей ее разеэой, достоверность орй записиот четкости выборамоментов и промежут.ков времени для отбора информации.Целью изобретения является повыше ние чувствительности контроля и разрешающей способности устройства за счет учета изменения информативного параметра. Ооставленная цель достигается тем, что 40согласно способу контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов," "зааночающемуся в том,что вихретоковый пре образователь, включенный в колебательныйконтур, устанавливают в зойе контроля, возбуждают контур периодически повторяющимися импульсами и измеряютдлительность переходного процесса заднего фронта импульсов, по которой судят опрочностных характеристиках Ферромагнитных материалов, используют колебательный контур с низкой собственнойчастотой и низкодобротным вихретоковымпреобразователем, обеспечивают изменение собственной резонансной частоты коитура, а в качестве информационногопараметра йспользуют сумму временныхинтервалов, соответствующих длительно-сти переходйых гф 9 йбов йрй разйых параметрах колебательного контура,Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее генератор импульсов, соединенный с вихретоковым преобразователем, включенным в колебательный контур, формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора ймпульсов, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, селектор, первый счетчик импульсов, дешифратор и индикатор информативного параметра,второй счетчик импульсов и два элемента ИЛИ, дополнительно снабжено триггером-защелкой, первый вход которого . подключен к выходу формирователя им- пульсов, а выходсоединен с входом селектора, коммутатором, вход которого обьединен с вторйм входом триггера-защелки и йодключен к выходу первого элемента ИЛИ. одновибратором, выход которого соедийен с первым и вторым вхо-, дами первого и второго счетчика импульсов, регистром сдвига, вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, первый и второй. выход регистра сдвига через второй элемент ИЛИ подключен к входу генератора импульсов, а третий выход регистра сдвига соединен с входом одновибратора и одним из входов первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу регистра сдвига.На фиг, 1 приведены эпюры напряжений в колебательном контуре при контроле ферромагнитйых материалов различной прочности; на фиг, 2 - структурная схема устройства для контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов,Устройство содержит генератор 1 импульсов, соединенный с вихретоковым преоб- . разователем 2, включенным в колебательный контур, формирователь 3 импульсов, подключенный к выходу генератора 1 импульсов, последовательно соединенные генератор 4 счетных импульсов, селектор 5, первый счетчик 6 импульсов, дешифратор 7 и индикатор 8 информативного параметра.Устройство также содержит второй счетчик 9 импульсов, два элемента ИЛИ 10 и 11, триггер-защелку 12, первый вход которого подключен к выходу формирователя 3 импульсов, а выход соединен с входом селектора 5, коммутатор 13. вход которого объединен с вторым входом триггера-защелки 12 иподключен к выходу первого элемента ИЛИ 10, одновибратор 14, выход которого соединен с первым и вторым входами первого и второго счетчиков 6 и 9 импульсов,Кроме того. устройство содержитре- разграничить сталь с различной прочногистр 15 сдвига, вход которого соединен с стью, что особенно важно при контроле тонвыходом второго счетчика 9 импульсов, вто- кого высокопрочного стального листового рой вход которого подключен к выходу гене- проката,ратора 4 счетных импульсов, первый и 5 Корреляционную зависимость Р = второй выходы регистра 15 сдвига черезГ(т 1 +г 2) для конкретной марки стали уста- второй элемент ИЛИ 11 подключены к входу навливают путем измерения суммарной генератора 1 импульсов. а третий выход ре- длительности (г + т 2) в листовом прокате и гистра 15 сдвига соединен с входом одно- механических испытаний специально подвибратора 14 и одним из входов первого 10 готовленных образцов из этой стали.элемента. ИЛИ 10, второй вход которого Оптимальныепараметрыколебательноподключен к четвертому выходу регистра 15 го контура; собственная нижняя частота 11- сдвига, 30-55 Гц, собственная верхняя частота 12 =Сущность способа заключается в следу- (2-2,5)11, начальная добротность ВТП О = ющем, 15 0,7-2,При возбуждении низкочастотного ко- Устройство работает следующим обралебательного контура, элементом которого зом,является низкодобротный ВТП, прямо- При включении устройства генератор 1 угольнымиимпульсами,наегофронтахвоз- импульсов формирует прямоугольный имникают переходные процессы (фиг, 1, 20 пульс, поступающий на колебательный конэпюры а,б), длительность которых зависит тур, элементом котоРого является от вносимого в контур сопротивления (2 вн). вихретоковый преобразователь 2, При этом Это сопротивление можно выразить в виде коммутатор 13 обеспечивает контуру собст 2 вн = К(пи,Я+ й(Ь), венную нижнюю частоту 11 (на фиг, 2 в качегде К(о;и,Я - функция, зависящая от элект стае коммутируемого элемента контконтура рофизических свойств стали; показана емкость), Реакцией колебательной(п) - функция, зависящая от толщины го контура на воздействие прямоугольного контролируемого стального листа и рассто- импульса являются переходные процессы яния до его поверхности, на его фронтах. Длительность переходногоДля ферромагнитного стального листа 30 процесса заднего фронта импульса зависит одной толщины и постоянном зазоре с пре- от прочностных характеристик контрЬлируобразователем функция Й(й) = сопзс, Влия- емого ферромагнитного стального листовоние на 28 н удельной электропроводности о го проката (фиг; 1). Формирователь 3 незначительное из-за ее малого диапазона импульсов формирует прямоугольный имизменений для конкретной марки стали. Та пульс, равный длительности переходного ким образом, основными влияющими фак- процесса т 1, поступающий на триггер-заторами на Е,н являются магнитная щелку 12, который предохраняет измерипроницаемость,и, тесно связанная с проч- тельный блок устройства от возможных ностными характеристиками, и собственная . коммутационных помех и обеспечивает изчастота 1 колебательного контура. Причем, 40 мерение только первого полупериода коледля увеличения влияния и на 28 н, что соот- баний, С триггера-защелки 12 ветственноулучшаетсвязьпрочностныхха- прямоугольный импульс поступает на перрактеристик с длительностью переходного вый вход селектора 5, на второй вход кото- процесса т, начальную собственнуючасто- рого поступают импульсы с генератора.4 ту 11 колебательного контура выбирают низ счетных импульсов, Сформированная покой. При увеличении собственной следовательность счетных импульсов, раврезонансной частоты контура, например,в, ная длительности переходного процесса два раза(12=211) происходит непропорцио- т 1, записывается в первомсчетчике 6 имнальное изменение длительности переход- пульсов и через дешифратор 7 отображает- ного процесса для сталей с различной 50 ся на индикаторе 8 информативного прочностью. что объясняется нелинейной параметра, Одновременно импульсы с гене- связью магнитной проницаемости с прочно- ратора 4 поступают на счетный вход второго стными характеристиками. Использование счетчика 9 импульсов, который управляет в качестве информативного параметра сум-работой регистра 15 сдвига. Модуль счета марной длительности переходных процес счетчика 9 импульсов выбирается таким, сов (фиг, 1, эпюры б-г) при разных чтобы обеспечить время, необходимое на собственных частотах колебательного кон- коммутацию элементов колебательного тура (Р = Р(т 1 + г 2), где Р - прочностная ха- контура и превышающее длительность перактеристика) позволяет более четко реходныхпроцессовв нем, Регистр 15 сдвига через каждый период колебаний поступающих на его вход с второго счетчика 9 импульсов производит сдвиг информации последовательно на один из четырех его выходов. При поступлении второго импульса на вход регистра 15 сдвига на одном из его выходов появится импульс, который через первый элемент ИЛИ 10 устанавливает триггер-защелку 12 в исходное состояние и дает команду коммутатору 13 на переключение элементов колебательного контура для установления собственной верхней частоты 1 г. Третий импульс с выхода регистра 15 сдвига через второй элемент ИЛИ 11 запускает генератор 1 импульсов, прямоугольный импульс с которого поступает на колебательный контур с ВТП 2, настроенный на собственную верхнюю резонансную частоту 1 г. Формирователь 3 импульсов формирует прямоугольный импульс, равный длительности переходного процесса тг, который через триггер-защелку 12 и селектор 5, в котором он заполняется счетными импульсами, поступает на вход счетчика 6 импульсов. Счетчик 6 импульсов суммирует предыдущее значение т с йэмеренным значением тг, результат которого (т +тг) через дешифратор 7 поступает на индикатор 8 информативного параметра.Четвертый импульс с регистра 15 сдвига управляет работой коммутатора 13, который переключает элементы контура на его собственную частоту б и устанавливает триггер-защелку 12 в исходное состояние, Кроме того, этот импульс запускает одно- вибратор 14; который на время индикации результата измерения (й +тг) блокирует работу второго счетчика 9 импульсов, После окончания действия импульса одновибратора 14, его задний фронт сбрасывает результат измерения суммарной длительности (т +тг), записанный в первом счетчике б импульсов, а второй счетчик 9 возвращается в счетный режим. Первый иэ импульсов на выходе счетчика 9 попадает на первый выход регистра 15 сдвига и далее через второй элемент ИЛИ 11 запускает генератор 1 импульсов, и работа устройства повторяется. Изобретение с вравнении с прототипом обеспечивает повышение чувствительности контрбля и разрешающей способности устройства за счет учета изменения информативного параметра, что позволяет контролировать прочностные характеристики стального листового проката.30 35 40ра-защелки и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, одновибратором, выход ко 45 торого соединен с первым и вторым входа 15 20 50 55 Формула изобретения 1. Способ контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в колебательный контур, устанавливают в зоне контроля, возбуждают контур периодически повторяющимися импульсами и измеряют длительность переходного процесса заднего фронта импульсов, по которой судят о прочностных характеристиках ферромагнитных материалов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, используют колебательный контур с низкой собственной частотой и низкодобротным вихретоковым преобразователем, обеспечивают изменение собственной резонансной частоты контура, а в качестве информативного параметра используют сумму временных интервалов, соответствующих длительности переходных процессов при разных параметрах колебательного контура,2, Устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее генератор импульсов, соединенный с вихретоковым преобразователем, включенным в колебательный контур, формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора импульсов, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, селектор, первый счетчик импульсов, дешифратор и индикатор информативного параметра, второй счетчик импульсов и два элемента ИЛИ,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, оно снабжено триггером-эащелкой, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход соединен с входом селектора. коммутатором, вход которого объединен с вторым входом триггеми первого и второго счетчиков импульсов регистром сдвига, вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, второй вход которого подключенк выходу генератора счетных импульсов, первый и второй выходы регистра сдвига через второй элемент ИЛИ подключен к входу генератора импульсов, а третий выход регистра сдвига соединен с входом одновибратора и однимиз входов первого элемента ИЛИ. второйвход которого подключен к четвертому выходу регистра сдвига,1749822 Ф.г. рректор М.Демчи Н.Гунько едак аз 2893ТирэжВНИИПИ Госудэрственного комитета по изобретени113035, Москва, Ж, Рауаскэл рина, 10 Производственно-издэтельскйй комбинат "Патент", г, Ужгород, ул Состэвите Техред М;Хлуховскийгентэл оисноеоткрытием при ГКНТ СССР4/б