Электромагнитно-акустический преобразователь

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в машиностроении и судостроении при контроле электропроводных изделий в потоке производства . Цель изобретения - повышение чувствительности благодаря увеличению числа витков катушки индуктивности в режиме приема. Электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус, электромагнит, размещенные под полюсным наконечником электромагнита первую и вторую катушки индуктивности, при закрытых и открытых, нормально закрытых ключах образуются соответственно параллельный колебательный контур в режиме излучения и последовательный колебательный контур в режиме приема. 4 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

СГ) И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721788/28 (22). 20.07.89 (46) 15.12.91. Бюл. № 46 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) Г.M.Ñó÷êîâ, Н.А.Фомин, В.В.Гарькавый, С.В.Чабан, Ю,А.Катасонов, А.В.Малахов и

О.А. Полосухина (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 415567, кл. G 01 N 29/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 577456, кл. G 01 N 29/04, 1976.

Болдырев l0.П. и др. Контроль качества рельсов с помощью электромагнитно-акустических преобразователей. — Дефектоскопия, 1975, №4, с. 33. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ6

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в машиностроении и судостроении при контроле электропроводных изделий s потоке производства.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий намагничивающий блок и высокочастотную катушку индуктивности, выполненную в виде концентрических колец, соединенных между собой, при этом диаметр внутреннего кольца равен половине длины волны возбуждаемых ультразвуковых колебаний. (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии. а также в машиностроении и судостроении и ри контроле электропроводных иэделий в потоке производства. Цель изобретения — повышение чувствительности благодаря увеличению числа витков катушки индуктивности в рвжиме приема. Электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус, электромагнит, размещенные под полюсным наконечником электромагнита первую и вторую катушки индуктивности, при закрытых и открытых, нормально закрытых ключах образуются соответственно параллельный колебательный контур в режиме излучения и последовательный колебательный контур в режиме приема. 4 ил.

Недостатком известного устройства является то, что высокочастотная катушка.является восприимчивой к электромагнитным импульсным помехам, в результате воздействия которых снижается достоверность контроля.

Известен также электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнит и расположенную между его полюсами индукционную катушку индуктивности с равноудаленными друг от друга криволинейными удлиненными. сторонами секций, представляющие собой части концентрических окружностей, один полюсный наконечник электромагнита выполнен в ви1698745

40 де части кольца, концентрически обхватывающего первый полюсный наконечник.

Недостатком этого устройства является то, что высокочастотная катушка индуктивности подвержена воздействию электромагнитных помех. В результате достоверность дефектоскопии снижается.

Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, электромагнит, плоскую катушку индуктивности, размещенную на рабочем торце преобразователя под полюсным наконечником электромагнита, первый нормально закрытый ключ, вход которого является входом .преобразователя, а выход соединен с одним концом катушки индуктивности, второй нормально закрытый ключ, соединяющий второй конец катушки индуктивности с корпусом, а также два конденсатора.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что компенсация электромагнитных помех происходит только в нерабочих участках катушки индуктивности. Рабочий участок подвержен воздействию электромагнитных помех, что приводит к снижению чувствительности.

Цель изобретения — повышение чувствительности благодаря увеличению числа витков катушки индуктивности в режиме приема.

На фиг.1 показана схема включения элементов электромагнитно-акустического преобразователя; на фиг,2 — схема расположения катушек индуктивности; на фиг.3— эквивалентная схема включения катушек индуктивности в режиме излучения ультразвуковых импульсов; на фиг.4 — эквивалентная схема включения катушек индуктивности в режиме приема ультразвуковых импульсов.

Электромагнитно-акустический преобразователь содержит электромагнит с полюсным наконечником 1, корпус 2, первую плоскую катушку 3 индуктивности, размещенную на рабочем торце 4 преобразователя под полюсным наконечником 1, вторую плоскую катушку 5 индуктивности, расположенную между катушкой 3 и полюсным наконечником 1, первый нормально закрытый ключ 6, вход 7 которого является входом преобразователя и через первый конденсатор 8 соединен с корпусом 2, а выход ключа .6 соединен с концами катушек 3 и 5. Другой конец катушки 5 соединен с корпусом 2.

Электромагнитно-акустический преобразователь содержит также второй нормально закрытый ключ 9, соединяющий второй конец катушки 3 с корпусом, и второй конден1 сатор 10, подключенный к второму концу катушки 3, а второй конец конденсатора 10 является выходом 11 преобразователя. При этом параметры катушек 3 и 5 и конденсаторов 8 и 10 выбраны из условия равенства резонансных частот контуров, образуемых соответственно при закрытых и открытых ключах 6 и 9 (фиг.3 и фиг.4) соответственно.

При изготовлении преобразователя необходимо подбирать величины емкостей конденсаторов 8 и 10 такими, чтобы резонансная частота параллельного контура (фиг.3). образованного конденсатором 8 с параллельно ему включенными катушками 3 и 5, равнялась резонансной частоте последовательного контура (фиг.4), образованноro катушками 3,5 и конденсатором 10 в режиме приема. Так как конденсаторы 8 и

10 электрически развязаны, то эту операцию очень удобно производить экспериментально при подсоединенных к другим устройствам дефектоскопа на входе 7 и выходе и при наличии изделия 12 под преобразователем на заданном расстоянии h<.

Расстояние hz между катушками 3 и 5, а также расстояние йз между полюсными наконечником 1 и катушкой 5 определяется экспериментально, исходя из условия минимизации уровня электромагнитных помех, принимаемых преобразователем, Электромагнитно-акустический преобразователь работает следующим образом.

В процессе дефектоскопии изделие 12 размещается под преобразователем, К полюсному наконечнику 1 подводится постоянное магнитное поле, На вход 7 подается мощный радиоимпульс тока. Ключи б и 9 открываются, В образованном конденсатором 8 и катушками 5 и 3 параллельном резонансном контуре (фиг.3) формируется резонанс токов (частота радиоимульсов тока должна совпадать с резонансной частотой образованного контура). Взаимодействие переменного и постоянного магнит45 ных полей в изделии 12 приводит к появлению импульса ультразвуковых колебаний, После прекращения воздействия импульса тока ключи 6 и 9 закрываются. создавая приемный последовательный контур, образо50 ванный катушками 3, 5 и конденсатором 10.

Принятые отраженные из изделия 12 импульсы подаются на выход 11.

При появлении электромагнитной помехи на катушках 3 и 5 наводятся ЭДС. Так

55 как катушки 3 и 5 включены в режиме при-. ема встречно, то наводимая помеха вычитается и на выход преобразователя не поступает, Таким образом, уменьшается влияние электромагнитных помех на результаты дефектоскопии.

1698745

Кроме того, при приеме ультразвуковых импульсов наводится ЭДС как на катушке 3, так и на катушке 5. Но из-за более далекого расположения катушки 5 от контролируемого участка изделия 12 наводимая на ней 5

ЗДС полезного сигнала незначительная и практически не сказывается на результатах дефектоскопии. В то же время из-за дифференциального включения катушек 3 и 5 в режиме приема, расположенных на различ- 10 ном расстоянии от контролируемого участка изделия 12, происходит частичная компенсация влияния случайных изменений зазора в процессе дефектоскопии на ее результаты. 15

Таким образом, повышение чувствительности обеспечивается путем вычитания электромагнитной помехи из полезного сигнала, а также частиной компенсации случайных изменений зазора между высокочас- 20 тотной катушкой и изделием, которая особенно эффективна в процессе поточной дефектоскопии прокатных изделий: рельсов, балок, швеллеров, заготовок и других, Формула изобретения 25

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, злектромагнит, плоскую катушку индуктивности, размещенную на рабочем торце преобразователя под полюсным наконечником электромагнита, первый нормально закрытый ключ, вход которого является входом преобразователя, а выход соединен с одним концом катушКи индуктивности, второй нормально закрытый ключ, соединяющий второй конец катушки индуктивности с корпусом, а также два конденсатора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен второй плоской катушкой индуктивности, расположенной между первой катушкой и полюсным наконечником, один конец второй катушки соединен с первым концом первой катушки, второй конец второй катушки соединен с корпусом, вход первого ключа соединен через первый конденсатор с корпусом, второй конец первой катушки подключен к второму конденсатору, второй конец которого является. выходом преобразователя, а параметры катушек и конденсаторов выбраны из условия равенства резонансных частот резонансных контуров, образуемых соответственно при закрытых и открытых ключах.

1698745

Составитель И.Кесоян

Техред М.Моргентал

Корректор Н.Ревская

Редактор А.Долинич

Производсгвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4390 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5