способ магнитного контроля и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ магнитного контроля изделий и образцов, включающий намагничивание исследуемого объекта, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализации дефектов, отличающийся тем, что намагничивание исследуемого объекта и сканирование рельефа магнитного поля рассеяния осуществляют путем вращения столешницы предметного стола с расположенным на нем исследуемым объектом между полюсами средства намагничивания и двумя строчными наборами магниточувствительных элементов, причем преобразование магнитного поля рассеяния и считывание информации осуществляют компенсационным методом за счет того, что оси чувствительности магниточувствительных элементов верхнего набора и нижнего набора направлены навстречу друг другу.

2. Устройство для магнитного контроля изделий и образцов, содержащее средство намагничивания, магниточувствительный преобразователь, средства считывания, обработки информации и визуализации дефектов, отличающееся тем, что оно содержит предметный стол со столешницей, на которой расположен исследуемый объект, установленной с возможностью вращения между полюсами средства намагничивания и двумя идентичными параллельно расположенными строчными наборами магниточувствительных элементов магниточувствительного преобразователя, один их которых установлен над столешницей, а другой под столешницей, причем каждому магниточувствительному элементу верхнего набора соответствует магниточувствительный элемент нижнего набора, а их оси чувствительности направлены навстречу друг другу.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что строчные наборы магниточувствительных элементов расположены неподвижно.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство намагничивания содержит два магнита, соединенных гибким магнитопроводом, установленных с возможностью их вертикального перемещения для регулирования зазора между их полюсами, верхний и нижний строчные наборы магниточувствительных элементов также установлены с возможностью вертикального перемещения для регулирования зазора между ними.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающего магнитографического контроля изделий и образцов любой формы, материала и агрегатного состояния в условиях массового производства с целью выявления пространственного положения дефектов, оценки их формы, ориентации, а также измерения их геометрических размеров (длины, глубины, раскрытия).

Известен способ неразрушающего контроля труб газонефтепроводов, реализованный во внутритрубном магнитном снаряде интроскопа [1].

Он включает намагничивание изделия, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния изделия, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализацию дефектов.

Известный способ не обеспечивает возможности магнитографического контроля изделий и образцов любой формы, материала и агрегатного состояния в условиях массового производства.

Ближайшим аналогом к предлагаемому техническому решению является способ и реализуемое с помощью его устройство магнитного контроля труб [2].

Известный прототип способа включает намагничивание изделия; сканирование рельефа магнитного поля рассеяния изделия; преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал; считывание, обработку информации и визуализацию дефектов.

Известный способ и реализуемое с помощью его устройство не обеспечивает контроля изделий и образцов любой формы, материала и агрегатного состояния.

Сущностью способа магнитного контроля изделий и образцов, включающего намагничивание исследуемого объекта, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализацию дефектов, является то, что намагничивание исследуемого объекта и сканирование рельефа магнитного поля рассеяния осуществляют путем вращения столешницы предметного стола с расположенным на нем исследуемым объектом между полюсами средства намагничивания и двумя строчными наборами магниточувствительных элементов, причем преобразование магнитного поля рассеяния и считывание информации осуществляют компенсационным методом за счет того, что оси чувствительности магниточувствительных элементов верхнего набора и нижнего набора направлены навстречу друг другу.

Сущность устройства для магнитного контроля изделий и образцов, содержащего средство намагничивания, магниточувствительный преобразователь, средства считывания, обработки информации и визуализации дефектов, состоит в том, что оно содержит предметный стол со столешницей, на которой расположен исследуемый объект, установленный с возможностью вращения между полюсами средства намагничивания и двумя идентичными параллельно расположенными строчными наборами магниточувствительных элементов магниточувствительного преобразователя, один их которых установлен над столешницей, а другой под столешницей, причем каждому магниточувствительному элементу верхнего набора соответствует магниточувствительный элемент нижнего набора, а их оси чувствительности направлены навстречу друг другу, при этом строчные наборы магниточувствительных элементов расположены неподвижно, а средство намагничивания содержит два магнита, соединенных гибким магнитопроводом, установленных с возможностью их вертикального перемещения для регулирования зазора между их полюсами, верхний и нижний строчные наборы магниточувствительных элементов также установлены с возможностью вертикального перемещения для регулирования зазора между ними.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется сравнением его технических характеристик с техническими характеристиками прототипа.

1. Если в прототипе операции намагничивания и сканирования разделены во времени, то в предлагаемом техническом решении эти операции совмещены, что сокращает время контроля.

2. В прототипе магниточувствительный датчик параллелен оси вращения изделия, а в предлагаемом техническом решении он перпендикулярен ей. Это позволяет контролировать образцы любого агрегатного состояния, располагая их непосредственно на вращающейся столешнице или в кюветах, в виде гомогенных или гетерогенных смесей различных материалов и агрегатного состояния.

2. В прототипе магниточувствительный датчик состоит из одного строчного набора магниточувствительных элементов, что позволяет регистрировать характеристики магнитного поля рассеяния в абсолютных величинах, при этом идет регистрация как информативного сигнала, так и не информативного (шумов). В предлагаемом техническом решении используют два строчных набора магниточувствительных элементов, что позволяет регистрировать характеристики магнитного поля рассеяния в относительных величинах, располагая их над и под вращающейся столешницей. При этом вертикальные геометрические оси верхнего набора магниточувствительных элементов строчного преобразователя совпадают с геометрическими осями нижнего, а их оси чувствительности направлены навстречу друг другу и компенсируют результирующий сигнал, что приводит к исключению регистрации всех неинформативных сигналов. Это обеспечивает увеличение чувствительности за счет появления начала отсчета, относительно которого осуществляют измерение магнитных характеристик, увеличения отношения "сигнал-шум". В целом это приводит к увеличению достоверности и надежности идентификации контролируемых дефектов.

Принцип работы способа и устройства магнитного контроля изделий и образцов любой формы, материала и агрегатного состояния можно пояснить с помощью Аппаратно-програмного комплекса неразрушающего контроля АПК-НК-2 и чертежей.

Фиг.1 - фронтальный вид АПК-НК-2.

Фиг.2 - вид сверху на АПК-НК-2.

Фиг.3 - трехмерное изображение наличия магнитных включений в немагнитном материале.

АПК-НК-2 (Фиг.1, Фиг.2.) включает: предметный стол 1; вращающуюся столешницу 2; исследуемый образец 3; стойку для крепления намагничивающего устройства 4; перемещающийся полюс верхнего магнита 5; перемещающийся полюс нижнего магнита 6; гибкий магнитопровод 7; стойку для крепления магниточувствительного датчика 8; датчик магниточувствительного преобразователя (9, 10, 11, 12), состоящий из верхнего строчного набора магниточувствительных элементов датчика 9; нижнего строчного набора магниточувствительных элементов датчика 10; магниточувствительных элементов 11; сигнальных проводов 12; средство считывания информации 13; средство обработки информации 14; средство визуализации 3-мерного изображения дефектов 15.

Контроль образца начинается с вращения столешницы 2, установленной на неподвижном массивном предметном столе 1. Намагничивание исследуемого образца 3, расположенного на вращающейся столешнице 2, осуществляют с помощью средства намагничивания (5, 6, 7), установленного на стойке 4, с возможностью вертикального перемещения его полюсов (5, 6), которые соединены между собой магнитопроводом 7. Регистрацию магнитного поля рассеяния образца 3 производят с помощью магниточувствительного датчика (9, 10, 11, 12), установленного на стойке 8. Датчик состоит из двух наборов строчных магниточувствительных элементов (9, 10), с возможностью их вертикального перемещения. Схема пространственного расположения и электрического подключения строчных элементов к средству считывания устроена так, что на него поступает только информативный сигнал. После средства считывания 13 сигнал поступает на средство обработки информации 14, где происходит преобразование электрических сигналов в цифровую форму, запись в память компьютера 15 в виде цифровой матрицы чисел, которая расшифровывается с помощью специально разработанной компьютерной программы и выводится в виде трехмерного изображения магнитных откликов контролируемого образа на экран дисплея (Фиг 3).

Источники информации

1. А.А.Абакумов и др. Состояние и перспективы развития магнитных интроскопов для диагностики газонефтепроводов. "Контроль. Диагностика" № 10, ИАЕЭ, Обнинск, 1999, 38.

2. Патент RU № 2191374, МКИ 7 G 01 N 27/85, опубл. 20.10.2002, Бюл. № 29.