9. Феррозондовый контроль
Феррозондовый метод неразрушающего контроля основан на выявлении магнитного поля рассеяния дефекта при помощи специального феррозондового преобразователя, преобразующего величину этого поля или ее изменение (градиент) в электрический сигнал. Метод позволяет выявлять поверхностные и подповерхностные дефекты в изделиях любых размеров и форм, если имеется возможность намагнитить их до степени достаточной для возникновения магнитного поля рассеяния дефекта, обнаруживаемого с помощью феррозонда.
Различают два вида феррозондов: полемеры и градиентометры. Полемеры предназначены для измерения величины напряженности магнитного поля Н, а градиентомеры – для измерения скорости изменения значения напряженности поля (градиента). Градиент какой-либо величины (например напряженности магнитного поля) определяется следующим соотношением:
G
= (Н2
– Н1)/(Х2
– Х1),
где Н1 – значение напряженности поля в точке 1, Н2 – значение напряженности в точке 2, (Х2 – Х1) – расстояние между этими точками. Реально градиеномтер измеряет разность значений напряженности поля в двух близко расположенных точках.
Простейший полемер состоит из ферромагнитного сердечника, на который намотаны две катушки (рис. 21 а). На одну катушку – возбуждающую подается переменное синусоидальное напряжение некоторой частоты f от генератора. При отсутствии поля ферромагнитный сердечник перемагничивается по симметричной петле гистерезиса. Во второй катушке при этом наводится переменное напряжение той же частоты. Однако если феррозонд поместить в постоянное магнитное поле, петля гистерезиса перестанет быть симметричной. Это приведет к тому, что во вторичной катушке появится переменное напряжение удвоенной частоты 2 f (вторая гармоника) .Это напряжение при определенных условиях (подбор конструкции, материала сердечника, режимов возбуждения) можно сделать пропорциональным величине напряженности магнитного поля Н. Оно выделяется при помощи специального фильтра удвоенной частоты (второй гармоники), усиливается и измеряется прибором (рис. 21 а).
Феррозонд полемер измеряет только составляющую напряженности, направленную вдоль оси ферромагнитного стержня. Поэтому очень важно правильно ориентировать феррозонд при измерении полей.
Феррозонд градиентометр состоит из двух полемеров с параллельно расположенными сердечниками (рис. 21 б). Каждая его половинка называется полузонд. Расстояние между полузондами называется базой. Возбуждающие катушки соединены последовательно, а измерительные так, что их сигналы вычитаются друг из друга. Таким образом первый полузонд измеряет поле Н1 в точке Х1, второй полузонд измеряет поле Н2 в точке Х2, а схема их включения такова, что на вход фильтра поступает сигнал, пропорциональный (Н2 - Н1).
Феррозонды полемеры могут применяться как для измерения значения напряженности магнитного поля, например, намагничивающих устройств, так и для обнаружения полей рассеяния дефектов. Феррозонды градиентомтеры служат только для обнаружения полей рассеяния дефектов.
а б
4
5 6 5
6
1
8 9
2 3
7 3
7
Х1
Х2
Н1
Н2
база
Рис. 21. Устройство и работа феррозондовых преобразователей: а – полемера, б – градиентомтера. 1- ферромагнитный стержень, 2 – возбуждающая катушка, 3 – возбуждающий генератор, 4 – вторичная, измерительная катушка, 5 – фильтр удвоенной частоты, 6 – усилитель, 7 – измерительный прибор, 8 – первый полузонд, 9 – второй полузонд.
Рекомендуемая литература
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. Учебник для 10 класса. М.: 1996, 224 с.
2. Зорохович А.Е., Крылов С.С. Основы электротехники для локомотивных бригад. М.: 1980, 400 с.
3. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте/Под ред. А.К.Гурвича. М.: Транспорт, 1983, 318 с.
4. Временная инструкция по расшифровке осциллограмм при дефектоскопии рельсов магнитным методом с применением программно-аппаратного комплекса "КРУЗ-М". 2001.