4.3. Содержание отчета

В отчете должны быть представлены таблицы с экспериментальными данными, схематический рисунок магнитного поля Земли для помещения лаборатории, анализ распределения напряженности магнитного поля и ее составляющих с учетом влияния намагниченных объектов контроля.

4.4. Контрольные вопросы

1. Какие основные характеристики магнитного поля используются при выполнении работы?

2. С помощью каких приборов можно измерить напряженность магнитного поля Земли?

3. Какой тип феррозондовых преобразователей используется для измерения составляющих напряженности магнитного поля?

4. Можно ли определить направление вектора напряженности магнитного поля?

5. Какой из измеренных векторов определяет направление на северный полюс Земли?

6. Какое условие должно соблюдаться при измерении тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля?

Лабораторная работа 5

настройка феррозондовых дефектоскопов-градиентометров с фиксированным порогом

Цель работы: приобретение навыков настройки феррозондовых дефектоскопов-градиентометров в режиме с фиксированным порогом.

Аппаратура и образцы, используемые в работе: дефектоскопы-градиентометры ДФ-103И, ДФ-105А, ДФ-201.1, Ф-205.03 и Ф-205.30А; стандартные образцы предприятия (СОП); линейка, мел.

5.1. Общие сведения

Неоднородность магнитного поля над дефектом (рис. 5.1) вызывает искажение его как в тангенциальном направлении, так и в нормальном [4, 5]. Из рис. 5.1 видно, что тангенциальная составляющая напряженности поля H_х имеет максимум в центральном сечении дефекта, а нормальная составляющая H_z, проходя через нуль в этом сечении, принимает максимальные положительные и отрицательные значения в точках, расстояние между которыми незначительно превышает ширину (раскрытие) трещины. Таким образом, изменение двух параметров – Н_х и Н_z – в направлении намагничивания в зоне дефекта дают полную характеристику неоднородности магнитного поля дефекта.

Значения нормальной и тангенциальной составляющих соизмеримы в точках экстремумов. Сканирование деталей с целью поиска (с регистрацией) дефектов приводит к формированию импульсов, форма и длительность которых будет зависеть примерно в равной степени для Н_п и Н_t от конфигурации, размеров и глубины залегания трещины, а также от напряженности приложенного магнитного поля и магнитной проницаемости ОК. в практике контроля информативной является функция Н_z(х), которая за пределами дефекта «быстро» становится равной нулю, а постоянная составляющая функции Н_х(х) является помехой.

О

Рис. 5.1. Иллюстрация неоднородности магнитного поля над дефектом

братите внимание на то, что над дефектом между точками х₁ и х₅, которые соответствуют экстремумам сигнала дефекта по Н_z(х) (см. рис. 5.1), крутизна Н_z(х) больше, чем в бездефектных зонах. Эту особенность можно использовать как основу метода магнитного контроля: измерять в каждой точке и сравнивать с порогом не значение функции Н_z(х), а значение ее производной по координате х. производная Н_z(х) по х обозначается G_z(х) и называется градиентом напряженности магнитного поля. Казалось бы что, сравнивая значение функции Н_z(х) с некоторым фиксированным уровнем (порогом), можно безошибочно обнаружить дефект. в действительности вне зоны дефекта Н_z(х) ≠ 0, а над дефектом Н_z(х) значительно отличается от вида, представленного на рис. 5.1. Причинами этого являются конечность размеров контролируемой детали, магнитные пятна, структурная неоднородность, резкие изменения сечения, шероховатость поверхности и др.

Г

Рис. 5.2. Графическое представление реальной функции градиента H_z(x)

рафически реальная функция градиента напряженности Н_z(х) показана на рис. 5.2, она представляет собой сумму сигнала дефекта (см. рис. 5.1) и случайной функции, зависящей от причин, перечисленных выше, которую называют помехой. Помеха приводит к двум основным ошибкам дефектоскописта – к пропуску (недобраковке) и ложному обнаружению дефекта (перебраковке). Очевидно, что малому значению отношения «сигнал/помеха» будет соответствовать большее количество ошибок [2].

На практике измерять градиент напряженности в виде производной сложнее (и необязательно), его значение оценивают как частное от деления разности значений напряженности в двух его соседних точках (последующей и предыдущей) в направлении намагничивания детали на расстояние между этими точками. Для однородных полей значение градиента равно нулю, для неоднородных – отлично от нуля. Различают градиенты по тангенциальной и нормальной составляющим, которые определяются соответственно по формулам:

; (5.1а) . (5.1б)

При рассмотрении рис. 5.2 видно, что дифференцирование дало существенное увеличение отношения «сигнал/помеха». В магнитной дефектоскопии используют градиент G_z(х), который более четко характеризует неоднородность магнитного поля рассеяния над дефектом.

Рассмотрим работу дефектоскопов-градиентометров в режиме с фиксированным порогом. Достоверность такого режима велика, когда статические параметры помехи в зоне контроля от точки к точке не изменяются, что создается за счет выбора границ зон контроля (отступ от края детали и при отсутствии технологических отверстий внутри зоны).