SU1043549A1

SU1043549A1 - Device for checking ferromagnetic materials

Info

Publication number: SU1043549A1
Application number: SU823402221A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Клюев; Виктор Егорович Шатерников; Александр Петрович Дегтерев; Владимир Викторович Филинов; Алексей Иванович Соколик
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт; Научно-Исследовательский Институт Интроскопии
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содерж щее последовательно соединенные генератор, преобразователь шумов Ёаркгаузена, усилитель, фильтр и индикатсзр, , блок компенсации и цеп автоматического регулировани , о лич ающеес тем, что, с целью повышени точности контрол , оно снабжено посто нным магнитом и вихретоковым преобразователем с обмотками возбуждени и измерительной , размещенными в зоне действи преобразовател шумов Баркгаузена, измерительна обмотка вихретокового преобразовател соединена с блоком компенсации, включенным между фильтром и индикатором, а цепь автоматического регулировани включена между вторым выходом усилител и обмоткой возбуждени вихретокового преобразовател и выполнена из генератора качающейс , частоты, синхронизированного с блоком компенсации, последовательно соединенных полосового фильтра, смесител , второй вход которого подключен к генератору качающейс частоты и полосового фильтра .A DEVICE FOR THE CONTROL OF FERROMAGNETIC MATERIALS, containing a series-connected generator, an Earkhausen noise converter, an amplifier, a filter and an indicator, a compensation unit and an automatic control circuit, which, in order to improve the control accuracy, is equipped with a permanent magnet and eddy current transducer with excitation windings and a measuring transducer located in the zone of action of the Barkhausen noise transducer, the transient winding of the eddy current transducer is connected to the com The sensing is connected between the filter and the indicator, and the automatic control circuit is connected between the second output of the amplifier and the excitation winding of the eddy current transducer and is made of a rocking generator, a frequency synchronized with a compensation unit, a series-connected band-pass filter, a mixer, the second input of which is connected to the rocking frequency generator and bandpass filter.

Description

Изобретение относитс к средства контрольно-измерительной техники и может быть использовано дл контрол физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материало Известно устройство дл неразрушающего контрол ферромагнитных изделий, основанное на эффекте Баркгаузена, содержащее генератор низких частот, индуктивный преобразователь проходного типа, фильтр верхних частрт, усилитель, индикатор и цепь автоматического регулиро вани . Перемагничивающа обмотка индуктивного преобразовател создает цеременное магнитное Ьоле, которое перемагничивает контролируемое изделие. ЭДС от шумов Баркгаузена, индуцируема в измерительной обмотке преобразовател , регистрируетс блоком индикации. Цепь автоматического . регулировани задает посто нный режим перемагничивани издели Недостатком такого устройства вл етс трудность фильтрации гармо ник частоты перемагничивани . Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл контрол ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединённые генератор , преобразователь шумов Баркгауз на, усилитель, фильтр и индикатор, блок компенсации и цепь автоматичес кого регулировани . . . В этом устройстве ЭДС шумов Беркгаузена меньше зависит от гармо ник перемагничивани , а также .вибра ций, так как через цепь автомйтичес кого регулировани и блок компенсации осуществл етс регулирование порога чувствительности к шумам Баркгаузена 23. Однако спектр ЭДС от шумов Варкг уэена сильно зависит от различных факторов, в частности на результат контрол существенное вли ние оказы вает реакци вихревых токов на процесс распространени электромагнитного пол от скачков Баркгаузена. Целью изобретени вл етс повышение точности контрол путем компенсации вли ни вихревых токов. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные генератор преобразователь шумов Баркгаузена, усилитель, фильтр и индикатор, блок компенсации и цепь автоматического регулировани / снабжено посто нным магнитом и вихретоковым преобразователем с обмотками возбуждени и измерительной, размещенными в зоне действи преобразовател шумов Баркгаузена, измерительна обмотка вихретокового преобразовател соединена с блоке компенсации, включе ным между фильтром и индикатором, а цепь автоматического регулироваВИЯ включена между вторым выходом усилител и обмоткой возбуждени вихретокового преобразовател и выполнена из генератора качающейс частоты, синхронизированного с блоком компенсации, последовательно соединенных полосового фильтра, смесител , второй вход которого подключен к генератору качающейс частоты , и полосового фильтра. На чертеже приведена блок-схема устройства. На П-образном магнитопроводе 1, установленном на контролируемом изделии 2, закреплена перемагничивающа обмотка 3, электрически св занна с генератором 4 тока низких частот. Между полюсами магнитопровода 1 установлена индикаторна катушка 5 и П-образный посто нный магнит б, между полюсами которого расположен вихретоковый преобразователь , включающий обмотку 7 возбуждени и измерительную обмотку 8. Устройство содержит канал измерени ЭДС Х1Т шумов Баркгаузена, состо щий из широкополосного усилител 9, фильтра 10 верхних частот, блока 11 компенсации, выполненного в виде анализатора .спектра последовательного типа, и индикатора 12, Устройство содержит также цепь авто14атическогорегулировани , состо щую из полосового фильтра 13, генератора 14 качающейс частоты, смесител 15, полосового усилител 16, подключенного к обмотке 7 возбуждени вихретокового преобразовател , измерительна обмотка 7 которого подключена к второму входу блока 11 компенсации . Изменени частоты анализатора блока 11 и генератора 14 синхронизированы , например, общим механическим приводом. Принцип работы устройства основан на компенсации в спектре ЭДС шумов Баркгаузена, составл ющей от реакции вихревых токов на изменение контролируеглого параметра. Устройство работает следующим образом. По перемагничивающей обмотке 3 протекает ток генератора 4 низкой частоты S . Магнитный поток, созданный током генератора, замыкаетс по магнитопроводу 1 и контролируемому изделию 2 и индуцирует в катушке 5 ЭДС, котора состоит из тока перемагничивани и шумовой компоненты , имеющей сплошной спектр. Сплошна компонента ЭДС дт шумой Баркгаузена выдел етс фильтром 10 верхних частот и поступает на вход блока 11 компенсации. Из усиленного сигнала ЭДС катушки 5 полосовым фильтром 12 выдел етс hS7 гармоника частоты перемагничивани , котора трансформируетс в высокочастотную область спектра с помощью генератора 14 качающейс частоты и смесител 15. Причем наименьша частота иЗ(-генератора 14 выбираетс так, что , где u)yj - наименьша частота анализа сплошного спектра ЭДС от шумов Баркгаузена.The invention relates to instrumentation technology and can be used to control the physicomechanical properties of products made of ferromagnetic materials. A device for non-destructive testing of ferromagnetic products based on the Barkhausen effect is known, comprising a low-frequency generator, a passive type inductive converter, a filter of upper frequencies, an amplifier. , indicator and automatic control circuit. The magnetizing winding of the inductive converter creates a magnetic magnetic field, which magnetizes the controlled product. The emf from Barkgausen noise induced in the measuring winding of the converter is recorded by the display unit. Chain automatic. control sets a constant mode of reversal of the product. The disadvantage of such a device is the difficulty of filtering the harmonics of the frequency of reversal of frequency. Closest to the invention is a device for controlling ferromagnetic products, comprising a series-connected generator, a Barkgauz noise converter, an amplifier, a filter and an indicator, a compensation unit, and an automatic control circuit. . . In this device, the EMF of the Berkgausen noise is less dependent on the harmonic magnetization reversal, as well as the vibrations, since the Barkhausen noise threshold 23 is regulated through the automatic adjustment circuit and the compensation unit 23. However, the EMF spectrum from the Varckg Heeen noise is different factors, in particular, the result of the control is significantly influenced by the reaction of eddy currents on the propagation of the electromagnetic field from Barkhausen jumps. The aim of the invention is to improve the accuracy of control by compensating for the effect of eddy currents. The goal is achieved by the fact that a device containing a series-connected Barkhausen noise converter, an amplifier, a filter and an indicator, a compensation unit and an automatic control circuit / is equipped with a permanent magnet and eddy current transmitter with excitation windings and measuring located in the zone of the Barkgausen noise converter, The measuring winding of the eddy current transducer is connected to a compensation unit included between the filter and the indicator, and the circuit This control is connected between the second output of the amplifier and the excitation winding of the eddy current transducer and is made of a oscillating frequency generator synchronized with a compensation unit, a band-pass filter connected in series, a mixer, the second input of which is connected to the oscillating frequency generator, and a bandpass filter. The drawing shows a block diagram of the device. On the U-shaped magnetic core 1, mounted on the controlled article 2, a reversing magnetizing winding 3 is fixed, electrically connected to the generator 4 of the low-frequency current. An indicator coil 5 and a U-shaped permanent magnet b are installed between the poles of the magnetic core 1, between the poles of which there is an eddy current transducer including excitation winding 7 and measuring coil 8. The device contains a Barkhausen noise EMF measuring channel consisting of a broadband amplifier 9, filter 10 high frequencies, a compensation block 11, made in the form of an analyzer of a spectrum of a sequential type, and an indicator 12, the device also contains an automatic control circuit consisting of sovoy filter 13, oscillating frequency generator 14, mixer 15, bandpass amplifier 16 connected to the excitation winding 7 of the eddy current transducer, the measuring winding 7 of which is connected to the second input of the compensation unit 11. Changes in the frequency of the analyzer unit 11 and generator 14 are synchronized, for example, by a common mechanical drive. The principle of operation of the device is based on compensation in the emf spectrum of Barkhausen noise, which is a component of the reaction of eddy currents to a change in the control parameter. The device works as follows. On the remagnetization winding 3 flows the current of the generator 4 of low frequency S. The magnetic flux created by the generator current is closed through the magnetic conductor 1 and the monitored product 2 and induces an emf in the coil 5, which consists of a magnetization reversal current and a noise component having a continuous spectrum. The solid EMF component dt by the Barkhausen noise is extracted by the high-pass filter 10 and is fed to the input of the compensation unit 11. The amplified signal of the EMF of the coil 5 by the band-pass filter 12 separates the hS7 harmonic of the frequency of magnetization reversal, which is transformed into the high-frequency region of the spectrum using a oscillating frequency generator 14 and a mixer 15. Moreover, the smallest frequency of the RF (generator 14 is chosen so that the lowest frequency of the analysis of the continuous EMF spectrum from Barkgausen noise.

Высокочастотный сигнал смесител усиливаетс усилителем 9 и поступае на возбуждающую обмотку 7 вихретоковогопреобразовател . В измерительной обмотке 8 индуцируетс ЭДС определ ема характером вихревых токов в контролируемом изделии 2. Так как индуктивный преобразователь находитс в зоне локального насыщени посто нным магнитом 6, сигнал в измерительной обмотке зависит от 1 удельной электрической проводимости контролируемого издели и не зависит от его магнитной проницаемости. G измерительной катушки 8 сигнал поступает на другой вход блока 11 ксмпенсацйЙ4 В блоке компенсацииThe high-frequency signal of the mixer is amplified by the amplifier 9 and fed to the exciting winding 7 of the eddy current transducer. In measuring winding 8, an electromotive force is induced by the character of eddy currents in the controlled product 2. Since the inductive converter is in the zone of local saturation by a permanent magnet 6, the signal in the measuring winding depends on 1 specific electrical conductivity of the controlled product and does not depend on its magnetic permeability. G measuring coil 8, the signal is fed to another input unit 11 kmpensatsY4 In the compensation block

происходит измерение спектра шумов Баркгаузена, причем мощность шума в по лосе анализа корректируетс сигналом с вихретокового преобразовател . На индикаторе 12 регистрируетс спектральна плотность ЭДС перемагничивани ферромагнетика скачками Баркгаузена на частоте анализа Ыщ ,, определ ема только собственным спектгром скачков. Синхронно измен час-,The Barkhausen noise spectrum is measured, and the noise power in the analysis band is corrected by a signal from the eddy current transducer. The indicator 12 records the spectral density of the emf by reversal of the ferromagnet by the Barkhausen jumps at the frequency of the analysis Sf, determined only by its own spectrum of jumps. Synchronously change the clock

тоту генератора 14 и частоту анализа спектра, регистрируют спектральное распределение сплошной компоненты ЭДС перемагничивани издели , по параметрам которой определ ют результат контрол .This generator 14 and the frequency of the spectrum analysis register the spectral distribution of the continuous component of the emf reversal of the product, the parameters of which determine the result of the control.

Предлагаемое устройство повьп:иает точность контрол за счет учета, реакции вихревых токов на изменение контролируемого параметра, причемThe proposed device povp: iae control accuracy due to accounting for the reaction of eddy currents to changes in the controlled parameter, and

величина сигнала возбуждени вихретокового преобразовател автоматически определ етс значением контролируемого параметра.the magnitude of the excitation signal of the eddy current transducer is automatically determined by the value of the monitored parameter.

Claims

DEVICE FOR MONITORING FERROMAGNETIC MATERIALS, containing a series-connected generator, Barkhausen noise converter, amplifier, filter and indicator, compensation unit and automatic control circuit, characterized in that, in order to increase the control accuracy, it is equipped with a permanent magnet and eddy current a transducer with excitation and measuring windings located in the area of the Barkhausen noise transducer, the measuring winding of the eddy current transducer is connected to the compensation unit connected between the filter and the indicator, and the automatic control circuit is connected between the second output of the amplifier and the field winding of the eddy current transducer and is made of a oscillating frequency oscillator synchronized with a compensation unit, a series-connected bandpass filter, a mixer, the second input of which is connected to the oscillating frequency generator and a band-pass filter.

In (L (mm * to the noise of the Bark-different noise