Электромагнитно-акустический преобразователь

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий. Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения. Для этого индуктор выполнен в виде двух электропроводящих разрезных колец с расположенными между ними высокочастотными соединенными последовательно-встречно катушками, причем разрезы колец соединены электропроводящими пластинами, вынесенными за пределы разрезных колец. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778076/28 (22) 05,01.90 (46) 23.02.92, Бюл. N. 7 .(71) Челябинский политехнический институт им,Ленинского комсомола (72) С.10.Гуревич и Х.Б,Толипов (53) 620.179.14 (088.8) .(56) Дефектоскопия, 1971, ¹ 1, с.13. . Авторское свидетельство СССР

N 1357834, кл. 6 01 N 29/04. 1986. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ .

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области неразрушающего.контроля материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий.

Известны преобразователи для контроля изделий, основанные на пьезоэффекте.

Акустический контакт между пьезоэлементом и изделием осуществляется с помощью контактной жидкости, Существенным недостатком пьезоэлектрических преобразователей является необ. ходимость смачивания иэделия контактной жидкостью.

Известен. бесконтактный электромагнитно-акустический преобразователь, При протекании тока в катушке в проводящем изделии наводятся вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем ведет к механическим напряжениям, которые являются источниками упругих волн.

Недостатком преобразователя является низкая эффективность преобразования, которая быстро падает с увеличением зазора. Ж, „1714493 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий. Цель изобретения — повышение эффективности возбуждения. Для этого индуктор выполнен в виде двух электропроводящих разрезных колец с расположенными между ними высокочастотными соединенн ы ми посл едовател ьно-встречно катушками, причем разрезы колец соединены электропроводящими пластинами, вынесенными за пределы разрезных колец, 5 ил. между катушкой возбуждения и контролируемым изделием. Кроме того, на катушку возбуждения подается напряжение большой величины (3 кВ и более), что вызывает пробой на контролируемое изделие и снижает надежность работы,, Наиболее близким к изобретению является электромагнитно-акустический преобразователь, использующий согласующий трансформатор в виде тонкостенных электропроводящих колец, содержащий осесимметричный магнит, размещенную на его центральном стержне высокочастотную катушку и индуктор в виде двух расположенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых сое- динены электропроводящими пластинами, осуществляющими гальваническую .связь между кольцами таким образом, что токи в них протекают в противоположных направлениях.

Известный преобразователь надежен в работе, однако при-укаэанной конструкции

1714493 и габаритах использование поступающей в негоэнергии электромагнитного поля не является оптимальным вследствие того, что часть энергии излучается вверх по оси преобразователя,т.е.всторону,противополож- 5 ную от контролируемого изделия, По этой причине половина энергии электромагнитного поля не используется полезным образом, т.е. не превращается в энергию упругих колебаний. Недостатком .преобразователя 10 является низкая эффективность возбуждения ультразвуковых волн.

Цель изобретения — повышение эффективности возбуждения ультразвуковых волн. 15

Поставленная цель достигается тем, что высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-.встречно, а элект оп роводящие пластины выполнены выступающими за 20 пределы колец.

Так как высокочастотные катушки находятся между электропроводящими кольцами, и токи в них протекают в противоположных направлениях, их электромагнитные поля 25 взаимно уничтожаются в результате интерференции. Это означает, что электромагнитная энергия в часть пространства, заключенную между катушками, не поступает и потери энергии электромагнитного поля, связанные 30 с излучением вне электропроводящих колец, сводятся к минимуму. В результате повышается эффективность возбуждения ультразвуковых волн.

На фиг.1 изображен электромагнитно- 35 акустический преобразователь; на фиг.2 и 3 — индуктор; на фиг,4 — разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 — схема соединения и направления намотки высокочастотных катушек;

Электромагнитно-акустический преоб- 40 разователь содержит осесимметричный магнит 1 с катушкой 2 намагничивания, разрезные электропроводящие кольца 3 и 4, расположенные между кольцами высокочастотные катушки 5 и 6, электропроводящие 45 пластины 7 и 8, осуществляющие гальваническую связь между кольцами так., что токи .в них протекают в противоположных направлениях. Электромагнитно-акустический преобразователь установлен на 50 изделии 9.

Преобразователь работает следующим образом.

При протекании переменного электрического тока по высокочастотным катушкам 55

5 и 6 в верхнем 3 и нижнем 4 электропроводящих кольцах наводится вихревой электрический ток (на фиг.2 и 3 показан стрелками). Катушки соединены последовательно, а направление намотки .выбрано противоположным(фиг.5), чтобы токи в верхнем и нижнем кольцах протекали в противоположных направлениях. Ток нижнего кольца индуцирует в поверхностном слое изделия 9 вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, создаваемым в изделии магнитпм 1, возбуждают механические напряжения, являющиеся источниками упругих волн, Повышение эффективности возбуждения упругих волн за счет уменьшения потерь энергии электромагнитного поля определялось экспериментально. Из медной фольги толщиной 3 мм изготовлялись два плоских разрезных кольца наружным диаметром 45 мм и внутренним диаметром

15 мм, разрезы которых соединялись электропроводящими пластинами. Эти пластины осуществляли гальваническую связь между кольцами;

Нижнее кольцо через электроизолирующую прокладку размещалось.на поверхности контролируемого электропроводящего изделия. На поверхность верхнего кольца помещалась высокочастотная катушка в виде плоской спирали, изготовленной из про-. вода МГТФ диаметром 0,07 мм;

Число витков катушки подбиралось экспериментально так, чтобы резонансная частота ее была 2,5 МГц, Катушка подключалась к серийному дефектоскопу

ДУК-66. Магнитное поле создавалось электромагнитом с индукцией 0,5 Тл. С выхода генератора подавались электрические импульсы частотой 2.,5 МГц, которые за счет скин-эффекта наводили вихревой ток.в по- . верхностном слое кольца.

Этот ток замыкался через нижнее кольцо и наводил вихревой ток в изделии; последний,, взаимодействуя с магнитным полем, вызывал . возникновение упругих волн, которые распространялись.в изделии, . отражались от донной поверхности, возвращались к исходной поверхности и, взаимодействуя с магнитным полем, наводили вихревой ток на поверхности нижнего кольца, который замыкался через верхнее кольцо. Это приводило к . появлению электрических импульсов в высокочастотной катушка, которые поступали на вход усилителя дефектоскопа. На экране дефектоскопа измерялись амплитудные значения импульсов.

Затем описанный преобразователь заменялся преобразователем предлагаемой конструкции. При этом параметры катушки.. выбирались такими, чтобы собствейная частота была равна 2,5 МГц и ток в катушке имел то же значение.

1714493

Фиг. Г

Установлено, что во втором случае амплитуда импульсов превышала амплитуду импульсов в первом случае на 30, что свидетельствует о повышении эффективности возбуждения ультразвуковых волн.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий осесимметричный магнит, размещенные на его центральном стержне высокочастотные катушки и индуктор в виде двух располо>кенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых соединены электропроводящими пластина5 ми, отличающийся тем„что, с целью повышения эффективности возбуждения упругих волн, высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-встречно, а электропрово10 дящие пластины выполнены выступающими за пределы колец.

1714493

Составитель С.Гумевич

Редактор G.Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В,Гирняк

Заказ 689 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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