Электромагнитно-акустический преобразователь
Использование: для неразрушающего ультразвукового контроля проката. Сущность: заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь включает корпус, подложку, крышку, разъем, концентратор, катушку индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов, при этом магнитная система электромагнитно-акустического преобразователя выполнена в виде соленоида с сердечником-концентратором магнитного потока, концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного ферромагнитного материала или в виде постоянного магнита, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке. Технический результат: создание электромагнитно-акустического преобразователя, обладающего высокой чувствительностью, надежностью и более прогрессивной технологией изготовления. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля проката и может быть использовано для выявления внутренних дефектов листов и полос из ферромагнитного материала.
Известен электромагнитно-акустический преобразователе, включающий корпус, подложку, крышку, разъемы, концентраторы, катушки индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов, магнитную систему, выполненную, по меньшей мере, из трех постоянных магнитов, установленных в корпусе параллельно плоскости подложки вплотную друг к другу, причем боковые постоянные магниты имеют горизонтальную поляризацию, а центральный - вертикальную, на поверхности центрального постоянного магнита, обращенной к подложке, вдоль его наибольшей стороны, установлены с определенным шагом концентраторы, выполненные из порошка карбонильного железа, пропитанного клеем, катушки и концентраторы наклеены на керамическую пластину, установленную в одной плоскости с нижним основанием подложки, и залиты совместно с нею, например, эпоксидной смолой, а с противоположной стороны на поверхность всех постоянных магнитов установлена пластина из ферромагнитного материала [1].
К недостаткам известного ЭМАП относятся низкая плотность ферромагнитного материала и недостаточная механическая прочность концентраторов, изготовленных из порошка, а также высокая трудоемкость изготовления.
Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, подложку, крышку, концентраторы, постоянные магниты и катушки индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя парами ферромагнитных концентраторов, расположенных параллельно друг другу, в каждой паре концентраторы установлены симметрично относительно, по меньшей мере, одного плоского постоянного магнита, выполненного, например, из соединения Ne-Fe-B и охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником импульсного постоянного тока, концентраторы выполнены в виде цилиндрических ферромагнитных стержней и закреплены на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, вплотную прилегающих к противоположным граням постоянного магнита [2].
К недостатку известного ЭМАП относится низкая помехозащищенность при приеме отраженных электромагнитных волн, вызванная наведением вихревых токов в концентраторах, изготовленных из сплошного металла, а также сложность конструкции.
Известен ЭМАП для ультразвукового контроля электропроводного материала посредством ультразвука, возбуждаемого электромагнитом, который содержит сердечник и обмотку для создания магнитного поля, а также катушки индуктивности. В известном ЭМАП для подавления ультразвуковых колебаний в сердечнике он изготовлен полностью или частично из металлического порошка и связующего вещества, в качестве которого использована эпоксидная смола [3].
К недостаткам известного ЭМАП относятся недостаточная плотность материала сердечника, изготовленного из порошка, а также низкая температурная стойкость при ультразвуковом контроле, например, горячих листов.
Общим недостатком известных преобразователей является трудность регулирования, выключения и изменения направления магнитного поля, например, с целью отвода преобразователя от объекта контроля или при необходимости сброса накопившейся на его поверхности металлической крошки в виде окалины.
Задачей изобретения является создание ЭМАП, обладающего высокой чувствительностью, надежностью и более прогрессивной технологией изготовления.
Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитно-акустическом преобразователе, включающем корпус, подложку, крышку, разъем, концентратор, катушку индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов или электромагнитов, магнитная система электромагнитно-акустического преобразователя выполнена в виде соленоида с сердечником-концентратором магнитного потока, концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного металла или в виде постоянного магнита, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1. - ЭМАП с магнитной системой в виде соленоида, в котором сердечник-концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного металла, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке.
Фиг.2. - то же, ЭМАП с магнитной системой в виде соленоида, в котором сердечник-концентратор состоит из основной части, изготовленной из постоянного магнита.
В случае применения концентратора, основная часть которого выполнена из сплошного металла, для создания магнитного потока соленоид подключается к источнику постоянного тока (условно не показан), что позволяет регулировать магнитный поток Ф через объект контроля. При необходимости сброса с поверхности ЭМАП окалины или при отводе от объекта контроля соленоид отключается от источника постоянного тока.
В случае применения концентратора, основная часть которого выполнена из постоянного магнита, создающего магнитный поток Ф, для регулирования магнитного потока через соленоид пропускается постоянный электрический ток обратной полярности. При этом магнитное поле соленоида частично или полностью "запирает" магнитное поле постоянного магнита, что позволяет, как и в первом случае, осуществить сброс с поверхности ЭМАП окалины или отвести ЭМАП от объекта контроля.
Применение концентраторов из прессованного ферромагнитного порошка позволяет получить большую плотность материала. В таком концентраторе больше плотность магнитного потока, а следовательно, сильнее электрический сигнал, возбуждаемый катушкой индуктивности. Кроме того, прессованный концентратор значительно прочнее, чем концентратор, изготовленный из смеси свободно насыпанного порошка и вяжущего вещества, например эпоксидной смолы. Изготовление концентраторов методом прессования в штампе более технологично, чем изготовление вручную.
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭМАП
ЭМАП, показанный на фиг.1, содержит корпус 1, крышку 2, выполненные из ферромагнитного материала, подложку 3, выполненную из немагнитного материала, разъем 4, соленоид 5, подключенный к источнику постоянного тока (условно не показан), сердечник-концентратор 6, состоящий из основной части 7, выполненной из сплошного ферромагнитного материала, и остальной части 8, выполненной в виде отдельной детали, изготовленной из прессованного ферромагнитного порошка, закрепленной на основной части 8 или на подложке 3 при помощи крепежа (условно не показан), катушку индуктивности 9 и керамическую пластину 10 для защиты катушки индуктивности от механических повреждений.
ЭМАП, показанный на фиг.2, содержит корпус 11, крышку 12, выполненные из ферромагнитного материала, подложку 13, выполненную из немагнитного материала, разъем 14, соленоид 15, подключенный к источнику постоянного тока (условно не показан), сердечник-концентратор 16, состоящий из основной части, выполненной из постоянного магнита 17, и остальной части 18, выполненной в виде отдельной детали, изготовленной из прессованного ферромагнитного порошка, закрепленной на основной части 17 или на подложке 13 при помощи крепежа (условно не показан), катушку индуктивности 19 и керамическую пластину 20 для защиты катушки индуктивности 19 от механических повреждений.
Предлагаемый ЭМАП обладает более мобильной магнитной системой и решает проблему регулирования и управления магнитным потоком в системах неразрушающего контроля проката из ферромагнитных материалов.
Источники информации
1. Патент РФ №2258218.
2. Патент РФ №2247978.
3. Патент Германии № DE 2944819.
Электромагнитно-акустический преобразователь, включающий корпус, подложку, крышку, разъем, концентратор, катушку индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов, отличающийся тем, что магнитная система электромагнитно-акустического преобразователя выполнена в виде соленоида с сердечником-концентратором магнитного потока, концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного ферромагнитного материала или в виде постоянного магнита, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке.
