5 Розрахувати і побудувати автоковаріаційну функцію з використанням алгоритму цифрової обробки для такого сигналу:

№27

1. Яка різниця у будові та принципу дії цифрових фазометрів і частотомірів?

2. Фізичні основи, конструкції і область застосування ферозондових перетворювачів.

Магнітоферозондовий метод базується на використанні ферозондів в якості первинних перетворювачів. Ферозонд за своєю суттю є магнітним підсилювачем, зазвичай з розімкнутим магнітопроводом, в якому дія зовнішнього постійного поля приводить до виникнення парних гармонік е.р.с.

Ферозондові перетворювачі призначені для вимірювання напруженості магнітного поля. Їх принцип дії базується на нелінійності кривих намагнічування осердь із феромагнітних матеріалів. Осердя ферозонда одночасно намагнічується двома полями: постійним і змінним. Найпростіша конструкція перетворювача складається з осердя з двома обмотками (збудження і вимірювання).

На обмотку збудження подається струм, який викликає магнітну індукцію, яка в свою чергу індукує е.р.с., тобто .

Рівняння для визначення е.р.с має вигляд:

, (1.1)

де Н_з – напруженість збуджуючого магнітного поля;

S – площа осердя;

W_B – кількість витків вимірювальної обмотки.

У рівнянні (1.1) е.р.с має тільки непарні гармоніки (І, ІІІ, V і т.д.).

При підмагнічуванні осердя постійним магнітним полем напруженістю Н₀ в ньому з’являються парні гармоніки, амплітуда яких пропорційна Н₀. Для обчислення амплітуди другої гармоніки використовується формула:

, (1.2)

де Е₂ – амплітуда е.р.с другої гармоніки;

μ_Ф – магнітна проникність, яка визначається формою осердя;

μ₀ – магнітна стала;

f – частота збуджуючого поля.

Ферозонд характеризується чутливістю, яка може бути визначена для трьох параметрів вихідної е.р.с: по середньому, піковому та амплітудному її значеннях. Найбільша чутливість спостерігається при максимальній напруженості, яку можна описати виразом:

, (1.3)

де B_S – магнітна індукція потоку насичення осердя.

Вибором μ_Ф (розмірів осердя) та Н_max домагаються необхідної чутливості або необхідного діапазону вимірюваних полів.

Існують ферозонди різних типів та модифікацій. Але при неруйнівному контролі найбільше поширення отримали диференціальні ферозонди (рис. 1.1). Конструктивно вони містять два пермалоєвих осердя, виконаних у вигляді тонких стрижнів прямокутної форми, які покладені у спеціальні каркаси паралельно один до одного. Поверх каркасів намотані первинні обмотки, які включені послідовно і які утворюють коло збудження ферозонда. Це коло живиться змінним струмом звукової частоти. Крім первинних обмоток є також загальна вторинна обмотка. Вторинна обмотка разом з підключеним до неї індикаторним приладом утворює вимірювальне коло.

1 – пермалоєві осердя; 2 – первинні обмотки; 3 – вторинна обмотка; 4 – внутрішні каркаси; 5 – пази для осердь; 6 – зовнішній каркас; 7 – чохол; 8 – вивідні контакти.

Рисунок 1.1 – Схема (а) і конструкція (б) диференціального ферозонда

У диференціальному ферозонді первинні обмотки з’єднані таким чином, що протікаючий у них струм і створює в об’ємі осердь поля Н₁, які рівні за величиною, але протилежні за напрямком. При наявності зовнішнього поля Н₀, спрямованого вздовж осердь, в об’ємі одного з них діє різниця напруженостей (Н₀ - Н₁), в об’ємі іншого – сума (Н₀ + Н₁). Якщо осердя ідентичні, то можна записати:

(1.4)

де - індукції або густини магнітних потоків в осердях.

Е.р.с у вторинній обмотці, яка охоплює обидва осердя, буде рівна:

, (1.5)

де S – поперечний переріз осердь;

w₂ – кількість витків вторинної обмотки;

t – час.

Поява е.р.с у вторинній обмотці диференціального ферозонда з ідентичними осердями принципово можлива лише при нелінійності характеристик B=f(H).

Оскільки ферозонди наділені високою чутливістю, то вони дозволяють виявляти поверхневі дефекти глибиною біля 0,1 мм і дефекти глибиною 0,1 – 0,5 мм, які залягають на глибині до 10 мм. Метод ферозондів дозволяє створювати повністю автоматизовані установки, які мають досить високу продуктивність. Недоліком цього методу є заважаючий контролю вплив структурних неоднорідностей і механічних напружень об’єктів контролю.

Крім дефектоскопії ферозонди використовуються для контролю товщини неферомагнітних покрить, а також в структуроскопії для визначення значення коерцитивної сили матеріалу ОК – ферозондові коерцетиметри і в пристроях контролю по залишковій намагнічуваності