МАГНИТНЫЙ СТРУКТУРОСКОП

Полезная модель относится к области определения структуры ферромагнитных материалов путем исследования их магнитных характеристик и может быть использована для определения механических свойств и напряженно-деформированного состояния изделий из ферромагнитных материалов.
Известен магнитный структуроскоп (патент РФ на полезную модель №162212, 2016). Он содержит двухполюсное намагничивающее устройство, выполненное на основе постоянного магнита, и датчик магнитного поля, расположенный между его полюсами, с осью чувствительности, перпендикулярной нейтральной плоскости намагничивающего устройства.
Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля, обусловленные наличием в магнитной цепи устройства ферромагнитного элемента (магнитопровода) с нелинейными магнитными характеристиками, а также зависимостью показаний аппаратуры от непостоянства зазора между полюсами магнитов и поверхностью контролируемого изделия.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитный структуроскоп (полезная модель РФ №166304, 2016 - прототип), содержащий двухполюсное намагничивающее устройство на основе постоянных магнитов в форме прямоугольного параллелепипеда и датчик магнитного поля, расположенный между его полюсами, с осью чувствительности, перпендикулярной нейтральной плоскости намагничивающего устройства.
Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля из-за высокого начального уровня напряженности магнитного поля, а также связанная с этим сложность аппаратуры, обусловленная необходимостью дополнительных преобразований полезного сигнала.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение достоверности контроля и упрощение аппаратуры обработки полезного сигнала.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитный структуроскоп для контроля изделий из ферромагнитных материалов, содержащий двухполюсное намагничивающее устройство на основе постоянных магнитов в форме прямоугольного параллелепипеда, расположенное с одной стороны изделия, и датчик магнитного поля, расположенный в нейтральной плоскости намагничивающего устройства, с осью чувствительности, перпендикулярной указанной плоскости, согласно предложению. дополнительно снабжен вторым, идентичным первому, намагничивающим устройством, расположенным с другой стороны изделия напротив первого намагничивающего устройства с тем же направлением намагничивания изделия, а также вторым, идентичным первому, датчиком магнитного поля, расположенным с другой стороны изделия напротив первого датчика, причем датчики магнитного поля соединены между собой последовательно-согласно.
Применение второго, идентичного первому, намагничивающего устройства, расположенного с другой стороны контролируемого изделия напротив первого намагничивающего устройства с тем же направлением намагничивания изделия, а также второго, идентичного первому, датчика магнитного поля, расположенного с другой стороны изделия напротив первого датчика, и соединение датчиков между собой последовательно-согласно позволяет повысить достоверность контроля и упростить аппаратуру обработки полезного сигнала за счет возможности измерений напряженности магнитного поля в заданном диапазоне вблизи нулевых значений полезного сигнала, а также снижения зависимости показаний аппаратуры от непостоянства зазора между полюсами намагничивающих устройств и поверхностями изделия при отклонении последнего от нейтрального положения в межполюсном пространстве устройства.
Магнитный структуроскоп поясняется фигурой, на которой показан общий вид устройства.
Магнитный структуроскоп (см. фигуру) состоит из первого намагничивающего устройства (НУ1) на основе постоянных магнитов 1 и 2 в форме прямоугольного параллелепипеда, расположенного с одной стороны контролируемого изделия 3 (например, листа из ферромагнитного материала), и второго намагничивающего устройства (НУ2) на основе постоянных магнитов 4 и 5 в форме прямоугольного параллелепипеда, идентичного НУ1 и расположенного с другой (противоположной) стороны изделия 3 напротив НУ1 с тем же направлением намагничивания изделия. Направления намагниченности магнитов 1, 2, 4 и 5, а также направление намагничивания в изделии 3 показаны стрелками.
В нейтральной плоскости намагничивающих устройств НУ1 и НУ2 (показана штрих-пунктиром на фигуре) расположены идентичные друг другу датчики 6 и 7 (например, преобразователя напряженности магнитного поля) с осью чувствительности, перпендикулярной указанной плоскости. Датчики магнитного поля электрически соединены между собой последовательно-согласно (полезные сигналы датчиков суммируются).
В рабочем положении магниты и датчики жестко закреплены на общем основании (на фигуре не показано). Датчики могут быть выполнены с возможностью перемещения их относительно основания в направлении, перпендикулярном поверхности контролируемого изделия, и последующего закрепления на основании.
Магнитный структуроскоп работает следующим образом.
Контролируемое изделие 3 (см. фигуру) устанавливается в нейтральное положение между НУ1 и НУ2, остается в неподвижном состоянии либо, если это протяженное изделие и требуется исследовать свойства по его длине, перемещается в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. Под действием магнитного поля постоянных магнитов 1, 2, 4 и 5 изделие 3 намагничивается, при этом датчики 6 и 7 в местах их расположения фиксируют суммарное магнитное поле от магнитов и намагниченного изделия. По величине полезного сигнала датчиков судят о структуре и механических свойствах материала изделия.
При неконтролируемом смещении изделия 3 вверх или вниз от нейтрального положения на фигуре сигнал в одном из датчиков увеличивается, а в другом - уменьшается, но, поскольку полезные сигналы датчиков складываются, то суммарный сигнал в некотором интервале смещений изделия остается неизменным либо изменяется в пределах погрешности измерения.
Кроме того, появляется возможность выбора такого положения датчиков в направлении, перпендикулярном поверхности контролируемого изделия, при котором магнитное поле в месте расположения датчиков близко к нулю либо смещено относительно нуля на заданную величину с учетом интервала показаний, соответствующих «диапазону годности» изделий. Это дает возможность использования для измерения магнитного поля оптимальной (с точки зрения быстродействия и минимальных погрешностей измерения) аппаратуры и повышает достоверность контроля изделий.
Намагничивание изделия с двух сторон обеспечивает более однородную по сечению изделия намагниченность, что, в сочетании с измерением магнитного поля также с двух сторон, дает возможность оценки магнитных свойств и, соответственно, структуры и механических свойств материала изделия (при наличии корреляции между указанными параметрами), в целом по всему сечению. Это также повышает достоверность контроля.