|
как чувствительность параметра R, предположительно, пропорциональна изменению ст0. Следует учитывать, однако, и соответствующее увеличение влияния мешающих факторов, в частности флуктуации структурного состояния контролируемого материала, на контроль макронапряжений по параметру R. Это ограничивает возможные области применения аппаратуры, использующей этот параметр, решением следующих основных задач: • контроль с использованием относительных методов измерений, когда необходимо зарегистрировать изменение состояния материала на одном и том же участке объекта контроля, например, в целях МШ тензометрии; • контроль макронапряжений при обеспечении стабильности структуры материала контролируемого объекта с применением других методов НК. Вторым важным следствием, вытекающим из анализа соотношений (2.2) и (2.3), является постоянство произведения величин Вм и Нм независимо от уровня микронапряжений (параметр сгх). Это позволяет предложить параметр Р, пропорциональный произведению Вм и Нм, в качестве информативного параметра, повышающего достоверность оценки макронапряжений, в случае, когда структурное состояние контролируемого материала не стабильно. 2.1.2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИССИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТНОГО ШУМА На рис. 1.2 приведен сигнал Ub(t), соответствующий числу выбросов МШ за уровень селекции Uc, который характеризует частотные свойства перемагничивания ферромагнетика СБ. Перспективным является использование для контроля свойств ферромагнитных материалов текущего 43 |
2.3 НЕСТАЦИОНАРНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИССИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МШ 2.3.1 Расчетная модель определения текущего числа выбросов МШ На рис. 2.2 приведен сигнал Ub(t) , соответствующий числу выбросов ЭДС СБ за уровень селекции Uc, который характеризует частотные свойства перемагничивания ферромагнетика СБ. Перспективным является использование для контроля свойств ферромагнитных материалов текущего числа выбросов ЭДС СБ отражающих нестационарность количества СБ по петле перемагничивания [88,142]. При расчете числа выбросов воспользуемся моделью ЭДС СБ в виде (2.3) неоднородного пуассоновского случайного потока импульсов. Предполагается, что форма импульсов постоянна и их амплитуда равна средней величине А, а вероятность P(tj;t2) появления к импульсов в интервале времени от // до t2подчиняется закону Пуассона. v(t) интенсивность потока импульсов, определяющая, нестационарность ЭДС СБ по петле гистерезиса. Реально предположить, что на протяжении длительности одного импульса ЭДС СБ изменение v(t) незначительно, т.е. имеет место квазистационарное изменение характеристик процесса (2.46). В этом случае дисперсия <72(0 и корреляционная K(t, т) функции процесса определяются согласно [78] как: (2.46) j К h P(h;t2) = GO (2.47) -оо 00 (2.48) -оо 68 работы ферромагнитных изделий и используемой аппаратуры контроля показал, что интервал осреднения должен составлять величину порядка (0,02 -г0,03) Тп. В этом случае погрешность осреднения не превышает 1% при измерении по одной реализации ЭДС СБ. Аналогия расчетов энергетических и эмиссионных характеристик МШ и МАШ (см. пп. 2.4,2.5) позволяет распространить эти рекомендации по выбору интервала осреднения 0Нпри регистрации МАШ. 3.4 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ МАКРОНАПРЯЖЕНИЙ. Качественный анализ изменения параметров МШ, проведенный в разделе 2.2, показывает, что использование в качестве информативного параметра положения максимума ОМШ в координатах амплитуда-поле перемагничивания открывает некоторые перспективные возможности при разработке аппаратуры контроля макронапряжений в деталях из высокопрочных конструкционных сталей. Из соотношений (2.44) и (2.45) и их графического анализа (рис. 2.19, 2.20) следует, что всякое изменение уровня макронапряжений должно приводить к взаимнопротивоположным изменениям величины Вм и Нм. Такой характер взаимосвязи этих величин позволяет предложить в качестве информативного параметра, повышающего чувствительность МШ метода к упругим напряжениям, параметр R, пропорциональный отношению Вми Нм. Результаты расчетов, приведены на рис. 3.12, показывают, что чувствительность известного и довольно часто используемого при оценке напряжений параметра Вм [6, 14, 117], пропорциональна изменению величины■^о'\ тогда как предлагаемого параметра пропорционально изменению Go. Следует учитывать, однако, и соответствующее увеличение влиянш мешающих факторов, в частности флуктуации структурного состояния контролируемого материала, на контроль макронапряжений по параметру R. Это ограничивает возможные области применения аппаратуры, использующей этот параметр, решением следующих основных задач: • контроль с использованием относительных методов измерений, когда необходимо зарегистрировать изменение состояния материала на одном и том же участке объекта контроля, например, в целях МШ тензометрии; L • контроль макронапряжений при обеспечении стабильности структуры материала контролируемого объекта с применением других методов НК. Вторым важным следствием, вытекающим из анализа соотношений 2.44 и 2.45, является постоянство произведения величин Вми Нмнезависимо от уровня микронапряжений ах. Изменения макронапряжений в ферромагнетике приводят к изменениям произведения Вм-Нм, пропорциональным величине ехр (см. рис. 3.13). Это позволяет предложить параметр Р, пропорциональный произведению Вми Нм, в качестве информативного параметра, повышающего достоверность оценки макронапряжений, в случае, когда структурное состояние контролируемого материала не стабильно. С помощью этого параметра может быть решена принципиальная в МШ методе контроля макронапряжений проблема “определения нулевых напряжений”. С этой целью могла быть зарегистрирована величина Р на образце, прошедшем полный отжиг с целью снятия макронапряжений. Эта величина и будет определять отсутствие приложенных или остаточных напряжений в деталях любого структурного состояния. Необходимо помнить, однако, что для каждой конкретной марки стали зависимость P=f(a0) будет различна вследствие влияния химического состава стали на магнитную индукцию насыщения, значение которой не учитывалось в проведенном анализе, как структурно-чувствительный фактор. Количественные связи предлагаемых информативных параметров с макронапряжениями могут быть получены, по-видимому, только экспериментальным путем, поскольку, как отмечалось ранее, параметры ОМШ существенно зависят от электродинамических характеристик применяемых преобразователей. Таким образом, результаты теоретического анализа (п. 2.2 и 3.4) позволяют сформулировать задачи экспериментальных исследований следующим образом: • Используя прибор АФС-3 (п. 3.1) с учетом результатов анализа пп. 3.2 и 3.3 можно с минимальной погрешностью регистрировать параметры ОМШ; • Экспериментально исследовать зависимости параметров ОМШ от напряжений в процессе нагружения образцов из высокопрочных конструкционных сталей, термообработанных на различный уровень прочности (микронапяжений); • Экспериментально исследовать возможности использования информативных параметров ОМШ Вм и Нм, а также предложенные и образованные из них параметры R и Р для контроля напряженного состояния металлоизделий. |