izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-5-43-49izmertech-1794Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSОценка соотношения информативного и фонового сигналов при регистрации магнитных полей поверхностных дефектов магнитоизмерительными преобразователямиEstimation of informative and background signals ratio in the registration of magnetic fields of surface defects by magnetic measuring transducersНиколаевЮ. Л.NikolaevYu. L.

Москва

Yuriy L. Nikolaev

Moscow

nikolaev_yu@mirea.ruАхметшинаЭ. Ф.AkhmetshinaE. F.

Москва

Elina F. Akhmetshina

Moscow

elina.ahmetschina@yandex.ruСаморуковА. А.SamorukovA. A.

Москва

Aleksey A. Samorukov

Moscow

samorukov.alexey@gmail.comЧерноваА. В.ChernovaA. V.

Москва

Aleksandra V. Chernova

Moscow

aleks.chernova@gmail.comФизико-технологический институт «МИРЭА – Российский технологический университет»РоссияPhysical and Technological institute of ”MIREA – Russian Technological University”Russian Federation202006072023054349Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1794

Рассмотрены проблемы выявления дефектных участков поверхности контролируемых объектов и оценивания параметров дефекта. Описано использование магнитоизмерительных преобразователей в качестве средств регистрации и измерения параметров локально распределённых магнитных полей, возникающих над дефектными участками поверхности контролируемого объекта в приложенном постоянном магнитном поле. Предложены алгоритмы для количественной оценки соотношения информативной и фоновой составляющих выходного сигнала магнитоизмерительных преобразователей. Приведена методика разделения информативной и фоновой составляющих. Методика основана на свойстве суммирования и детерминированном характере распределений напряжённости магнитного поля дефекта и фонового магнитного поля вдоль оси координат, параллельной контролируемой поверхности, а также на анализе топографии распределения напряжённости магнитного поля. Обоснован подход к выбору и экспериментальному определению оценочных параметров, характеризующих уровни информативного и фонового сигналов. Приведены формулы для вычисления отношения сигнал–фон по измеренным значениям оценочных параметров применительно к одинарным магнитостатическим, дифференциальным магнитостатическим и дифференцирующим магнитоизмерительным преобразователям с учётом направления ориентации (нормального, тангенциального) их оси чувствительности. Представлены результаты расчёта отношения сигнал–фон на примере анализа выходного сигнала магнитоизмерительного преобразователя при регистрации распределения напряжённости магнитного поля над поверхностью контрольного образца с искусственными дефектами заданных размеров. Выполнен сравнительный анализ рассматриваемых видов магнитоизмерительных преобразователей по отношению сигнал–фон и даны общие рекомендации по повышению значения этого отношения.

Authors propose algorithms for quantitative ratio determining of informative and background components of the output signal of magnetic measuring transducers, used as a means of recording and measuring the parameters of locally distributed magnetic fields that occur over defective surface areas of the tested object in an applied permanent magnetic field. The method of separating the informative and background components based on the summation property and the deterministic nature of the distributions of the magnetic field intensity of the defect and the background magnetic field along the coordinate axis parallel to the controlled surface, and analysis of the topography of the distribution of magnetic field intensity is described. The approach to selection and experimental determination of estimated parameters characterizing the levels of informative and background signals is justified. Authors give the formulas for calculating the signal-to-background ratio based on the measured values of the estimated parameters applied to single magnet-static, differential magnet-static and diff erentiating magnetic measuring transducers taking into account the orientation direction (normal, tangential) of their sensitivity axis. The signal-to-background ratio calculation results are presented using an example of an analysis of the magnetic measuring transducers output signal when registering the distribution of the magnetic field intensity over the surface of a control sample with artificial defects of a given size. The comparative analysis of considered magnetic measuring transducers according to signal-to-background ratio is carried out. General recommendations to increase the value of the signal-to-background ratio parameter are given.

магнитоизмерительные преобразователимагнитное поле дефектасоотношение сигнал–фонmagnetic measuring transducers (MMT)magnetic field of defectsignal to background ratio (SBR).ReferencesРеутов Ю. Я., Щербинин В. Е, Волков А. В. Возможности выбора преобразователей магнитного поля для дефектоскопии // Дефектоскопия. 2014. № 12. С. 71–85. DOI:10.1134/S1061830914120080Reutov Y. Y., Shcherbinin V. E., Volkov A. V., Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, vol. 50, no. 12, pp. 760–768. DOI:10.1134/S1061830914120080Немцов М. В., Трифанов Г. Д. Индукционный датчик определения локальных дефектов в стальных канатах // Измерительная техника. 2018. № 2. С. 55–58. DOI:10.32446/0368-1025it.2018-2-55-58Nemtsov M. V., Trifanov G. D., Measurement Techniques, 2018, vol. 61, no. 2, pp. 166–171. DOI:10.1007/s11018-018-1404-7Серов В. Н., Фетисов Л. Ю., Фетисов Ю. К., Шестаков Е. И. Высокочувствительный магнетометр на основе магнитоэлектрического датчика // Российский технологический журнал. 2016. Т. 4. № 5. С. 24–37. DOI:10.32362/2500-316X-2016-4-5-24-37Serov V. N., Fetisov L. Y., Fetisov Y. K., Shestakov E. I., Rossiiskii tekhnologicheskii zhurnal, 2016, vol. 4, no. 5, pp. 24–37 (in Russian). DOI:10.32362/2500-316X-2016-4-5-24-37Брякин И. В. Магнитодинамический магнитометр для задач дефектоскопии // Мехатроника, автоматизация, управление. 2013. № 3. С. 35–41.Bryakin I. V., Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, 2013, no. 3, pp. 35–41 (in Russian).Клюев В. В., Мужицкий В. Ф., Горкунов Э. С., Щербинин В. Е. Неразрушающий контроль: Справочник: в 8 т. / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 6. Кн.1. Магнитные методы контроля. М.: Машиностроение, 2006, 848 с.Klyuev V. V., Muzhitskii V. F., Gorkunov E. S., and Shcherbinin V. E., Nerazrushayushchii kontrol’, a handbook in 8 vol., vol. 6, book 1 “Magnetic Methods of Testing”, ed. Klyuev V. V., Moscow, Mashinostroenie Publ., 2006, 848 p. (in Russian).Бакунов А. С., Горкунов Э. С., Щербинин В. Е. Магнитный контроль: Учеб. пособие / Под общ. ред. В. В. Клюева. М.: Издательский дом «Спектр», 2011, 192 с.Bakunov A. S., Gorkunov E. S., and Shcherbinin V. E., Magnitnyi kontrol’, a handbook, ed. V. V. Klyuev, Moscow, Spektr Publ., 2011, 192 p. (in Russian).Карпов Д. А., Струченков В. И. Динамическое программирование как метод сплайн-аппроксимации в САПР линейных сооружений // Российский технологический журнал. 2019. Т. 7. № 3. С. 77–88. DOI: 10.32362/2500-316X-2019-7-3-77-88Karpov D. A., Struchenkov V. I., Rossiiskii tekhnologicheskii zhurnal, 2019, vol. 7, no. 3, pp. 77–88. (in Russian). DOI:10.32362/2500-316X-2019-7-3-77-88Николаев Ю. Л., Шкатов П. Н., Чернова А. В., Саморуков А. А. Моделирование и гармонический анализ сигнала виброиндукционного преобразователя при его перемещении над намагниченным участком с поверхностной трещиной // Приборы. 2019. № 4. С. 17–25Nikolaev Yu. L., Shkatov P. N., Chernova A. V., Samorukov A. A., Instruments, 2019, no. 4, pp. 17–25.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.