Ультразвуковой преобразователь

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю, может быть использовано для контроля изделий, выполненных из металла , керамики и другого материала. Целью изобретения является повышение надежности при акустико-эмиссионном контроле. Преобразователь содержит волновод и чувствительный элемент, который закреплен на волноводе и состоит из пакета постоянных магнитов с парой полюсных наконечников , выполненных из материала с малым сопротивлением магнитному потоку. Между полюсными наконечниками размещены катушки индуктивности проходного типа. Каждая катушка состоит из электрически последовательно соединенных кольцевых секций с противоположной намоткой соседних секций, а в зоне катушек на поверхность волновода нанесен слой из магнитострикционного материала. 1 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 29/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (л

Ш (л

Ф

4 !

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898115/28 (22) 28.11.90 (46) 30.08.92. Бюл. N. 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке нераэрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Т,Бобров, В.Г.Успенский, Г.Н,Калюкин и Ю.Б.Свиридов . (56) Грешников В.А. и др. Акустическая эмиссия, — M. Стандартов, 1976, с. 242.

Нечаев В,В. Преобразователь акустической эмиссии для контроля качества сварки. — Дефектоскопия,.1978, N . 11, с, 21 — 26, (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57)Изобретение относится к неразрушающему контролю, может быть использовано

Изобретение относится к технике нераэрушающего контроля методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля иэделий из любых материалов, в частности, нефтегазопроводов, сварных швов труб, котлов, сосудов давления в процессе изготовления и эксплуатации.

Известны пьезоэлектрические преобразователи, требующие наличия акустического контакта с металлическим изделием, для чего пьезопреобразователи приклеивают к изделию или используют контактную жидкость, что существенно влияет на надежность и производительность контроля.

Наиболее близким к предлагаемому назначению является ультразвуковой преобразователь, содержащий волновод и закрепленный на нем чувствительный элемент.

„.,5U„„ 1758547 А I для контроля. изделий, выполненных иэ металла. керамики и другого материала. Целью изобретения является повышение надежно- сти при акустико-эмиссионном контроле.

Преобразователь содержит волновод и чувствительный элемент, который закреплен на волноводе и состоит иэ пакета постоянных магнитов с парой полюсных наконечников, выполненных из материала с малым сопротивлением магнитному потоку. Между полюсными наконечниками размещены катушки индуктивности проходного типа, Каждая катушка состоит из электрически последовательно соединенных кольцевых секций с противоположной намоткой соседних секций, а в зоне катушек на поверхность волновода нанесен слой иэ магнитострикционного материала. 1 ил.

С:

Недостатком преобразователя является низкая надежность при акустико-эмиссионном контроле протяженных иэделий, где есть необходимость в большом количестве измерительных волноводов и в каждом необходимо создавать акустический контакт путем приклеивания преобразователя к волноводу или создание контакта с помощью контактирующей жидкости.

Цель изобретения — повышение надеж-, ности при акустикоэмиссионном контроле протяженных изделий за счет использования электромагнитно-акустического преобразователя для приема сигналов акустической эмиссии.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе содержащем волновод и закрепленный на нем

1758547

25

55 чувствительный элемент, чувствительный элемент выполнен из пакета постоянных магнитов с парой полюсных наконечников и размещенных между ними катушек индуктивности проходного типа; каждая катушка содержит электрически последовательно соединенные секции с противоположной намоткой соседних секций, волновод установлен в полюсных наконечниках внутри катушек, а на поверхность волновода в зоне катушек нанесен слой магнитострикционного материала.

На чертеже представлен преобразователь, общий вид, Преобразователь содержит волновод 1 и чувствительный элемент из пакета 2 постоянных магнитов и пары полюсных наконечников 3, выполненных из материала с малым сопротивлением магнитному потоку, Между полюсными наконечниками размещены высокочастотные катушки 4 индуктивности проходного типа, количество которых обусловлено диапазоном частот принимаемого сигнала и рабочего диапазона частот катушки, Каждая катушка 4 состоит из электрически последовательно соединенных кольцевых секций (на чертеже не показано) размещенных одна от другой на расстоянии, равном половине длины ультразвуковой волны, распространяющейся в волноводе 1, а намотка витков соседних секций произведена в противоположных направлениях.

В зоне высокочастотных катушек 4 на вол новод 1 нанесен слой 5 из магнитострикционного материала. Один иэ полюсных наконечников 3 выполнен заглушенным, что позволяет фиксировать чувствительный элемент на вол новоде над слоем 5 из магнитострикционного материала и съемным, что позволяет легко надевать его на волновод 1, снимать с него, Волновод 1 приваривается или приклеивается к контролируемому иэделию (не показано), что позволяет производить контроль изделий, к которым нет доступа, например, газопроводы, находящиеся в земле.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

При развитии дефекта в контролируемом изделии появляются и распространяются ультразвуковые волны разных типов.

При переходе в волновод 1 эти волны трансформируются в зависимости от формы волновода (стержень, трубка) в сдвиговые или нормальные волны, Распространяясь по волноводу 1, последние попадают в зону действия чувствительного элемента, которая ограничена полюсными наконечниками

3. Магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 2 через полюсные наконечники 3. замыкается через участок волновода 1 с нанесенным слоем 5 из магнитострикционного материала, находящимся между наконечниками 3. Количество катушек 4 определяется иэ необходимости перекрытия возможного диапазона частот ультразвукового сигнала. Диапазон рабочих частот одной катушки при сохранении достаточной чувствительности составляет примерно 200-300 кГц, Каждая катушка состоит из последовательно соединенных кольцевых секций, размещенных одна от другой на расстоя1 ии, равном половине длины нормальной или сдвиговой волны, а намотка витков соседних секций катушки производится в противоположных направлениях, за счет чего обеспечивается оптимальный прием ультразвуковой волны, на которую настроена данная катушка. Рабочая частота катушки 4 связана с длиной принимаемой ее волны следующим соотношением где f — рабочая частота катушки, Гц;

Сф — фазовая скорость ультразвуковой волны, м/с;

Я вЂ” длина ультразвуковой волны, м.

При изменении расстояния между кольцевыми секциями меняется и рабочая частота катушки 4, Таким образом, применяя катушки с соответственно выбранными частотами, можно перекрыть рабочий диапазон частот сигнала акустической эмиссии.

Прием акустических сигналов основан на явлении магнитоупругого эффекта — изменении намагниченности под действием деформаций, т.е, ультразвуковые колебания, проходя через намагниченный участок, вызывают изменение намагниченности с ультразвуковой частотой, имеющее пространственное распределение такое же, как и в ультразвуковой волне, Это.переменное магнитное поле индуцирует в высокочастотной катушке ЭДС. Применение магнитострикционного материала позволяет при той же интенсивности ультразвуковой волны создать больший градиент магнитного поля и соответственно получить в высокочастотной катушке 4 большую величину ЭДС, Использование ультразвукового преобразователя позволит повысить надежность контроля протяженных изделий из любого материала (металл, керамика и др.) эа счет приема сигналов акустической эмиссии электромагнитно-акустическим преобразо.

1758547 вателем, не требующим акустического контакта с изделием.

Составитель И.Ардашева

Редактор Л,Пчолинская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор T. Вашкович

Заказ 2996 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, 301

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, со- 5 держащий волновод и закрепленный на нем чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности при акустико эмиссионном KoHTpofl8, чувствительный элемент выполнен из пакета по- 1Ь стоянных магнитов с парой полюсных наконечников и размещенных между ними катушек индуктивности проходного типа, каждая катушка содержит электрически последовательно соединенные кольцевые секции с противоположной намоткой соседних секций, волновод установлен в полюсных наконечниках внутри катушек, а на поверхность волновода в зоне катушек нанесен слой магнитбстрикционного материала.