|
в) применение механических систем сканирования и схем автоматической коррекции усиления сигнала с использованием измерителей зазора. Остановимся на исследовании первых двух методов, использующих особенности эффекта Баркгаузена. Для уменьшения толщины измерительной катушки при сохранении достаточного числа витков, необходимо уменьшить толщину намоточного провода. Так, для измерительной катушки толщиной 0,1 мм, число витков w=300 провода ПЭВ-0,03 зависимость эффективного напряжения МШ от величины зазора показана на рис. 3.13. Величина зазора измерялась с помощью специальных металлических щупов. На рис.3.14 приведены результаты измерения эффективного напряжения МШ с образцов прямоугольной формы 65x65x3 из стали Стб, вырезанных из одной заготовки и обработанных на разный класс чистоты поверхности. Определение класса чистоты обработки поверхности производилось микроинтерферометром МИИ-4 по ГОСТ 5.425-70. Из последних двух рисунков следует, что изменение зазора между тонкой измерительной катушкой и образцом в пределах 0 ч60 мкм практически не влияет на результат контроля. Этот вывод нетрудно осмыслить с физической точки зрения, учитывая, что спектр ЭДС совокупности СБ, наведенной в измерительной катушке, есть результат усреднения спектров отдельных скачков по времени и глубине скин-слоя. Такое усреднение магнитных потоков отдельных СБ приводит к однородности суммарного магнитного потока на некотором расстоянии от поверхности образца, которое увеличивается тонкой измерительной катушкой. Однако такой способ отстройки от зазора применим только для деталей простой формы и плоской поверхностью. Для деталей сложной формы эту задачу удается решить применением зондов с конусно заточенным 87 |
перемагничивающего устройства необходимо соблюдать при конструировании любых типов и форм преобразователей Баркгаузена. На рис. 3.22 показана зависимость эффективного напряжения МШ от амплитуды перемагничивающего тока. Видно, что в области токов, соответствующих перемагничиванию ферромагнетика по определенной петле гистерезиса, имеется область “плато”, где значение МШ не меняется. Выбор рабочей точки ПП в такой области нечувствительности к изменению величины перемагничивающего тока I позволяет в широких пределах отстроится от изменения зазора между перемагничивающим сердечником и объектом контроля (рис.3.23). Этот факт, наблюдаемый и при других конструкциях перемагничивающего сердечника ПП, нетрудно объяснить. Действительно, как показано в 2.2.1, для конкретного типа первичного преобразователя и материала ферромагнетика имеется максимальная глубина скин-слоя 5о, при котором преобразователь еще чувствует СБ. Увеличение глубины проникновения поля за пределы 5о не приводит к увеличению МШ, так как такие СБ экранируются выше лежащими слоями ферромагнетика. Сложнее обстоит дело с отстройкой от зазора h между измерительной катушкой ПП и контролируемым образцом. К решению этой задачи можно подойти тремя путями: а) оптимизация конструктивных параметров измерительной катушки; б) локализация зоны контроля применением, например, зонда с ферритовым сердечником (рис. 3.14 “г”, “з”); в) применение механических систем сканирования и схем автоматической коррекции усиления сигнала с использованием измерителей зазора. Остановимся на исследовании первых двух методов, использующих особенности эффекта Баркгаузена. Для уменьшения толщины измерительной катушки при сохранении достаточного числа витков, необходимо уменьшить толщину намоточного провода. Так, для измерительной катушки толщиной 0,1 мм, число витков w=300 провода ПЭВ-0,03 зависимость эффективного напряжения МШ от величины зазора показана на рис. 3.24. Величина зазора измерялась с помощью специальных металлических щупов. 134 На рис.3.25 приведены результаты измерения эффективного напряжения МШ с образцов прямоугольной формы 65x65x3 из стали Стб, вырезанных из одной заготовки и обработанных на разный класс чистоты поверхности. Определение класса чистоты обработки поверхности производилось микроинтерферометром МИИ-4 по ГОСТ 5.425-70. Из последних двух рисунков следует, что изменение зазора между тонкой измерительной катушкой и образцом в пределах 0 -ь 60 мкм практически не влияет на результат контроля. Этот вывод нетрудно осмыслить с физической точки зрения, учитывая, что спектр ЭДС совокупности СБ, наведенной в измерительной катушке, есть результат усреднения спектров отдельных скачков по времени и глубине скин-слоя. Такое усреднение магнитных потоков отдельных СБ приводит к однородности суммарного магнитного потока на некотором расстоянии от поверхности образца, которое увеличивается тонкой измерительной катушкой. Однако такой способ отстройки от зазора применим только для деталей простой формы и плоской поверхностью. Для деталей сложной формы эту задачу удается решить применением зондов с конусно заточенным наконечником (рис.3.14 “г”). Этот зонд позволяет вести контроль, например, толщины покрытия в точке малого диаметра (доли миллиметра), а для измерения средней толщины покрытия следует применять усреднение замеров в нескольких точках с использованием статистических методов обработки результатов измерений [71]. Чувствительность ПП рис. 3.16 можно значительно увеличить, применяя магнитопровод, выполняющего роль концентратора магнитного поля (рис.3.14 “д”, “е”, “ж”). Преобразователи с концентратором поля позволяет локализовать зону контроля и повысить потокосцепление СБ с измерительной катушкой. На рис. 3.14 “е”: Фсбмагнитный поток скачков Баркгаузена; 0>iполезный магнитный поток в сердечнике преобразователя; Ф8магнитный поток через зазор S. 1 Магнитный поток ФСб замыкается через сердечник преобразователя, имеющего малое магнитное сопротивление по сравнению с воздухом. В измерительной обмотке преобразователя при этом наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения потока Ф в сердечнике. ЭДС, индуцируемая в обмотке преобразователя с концентратором, при СБ будет равна 140 |