ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК G01N29/04 H04R9/00 

Предлагаемое изобретение относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности (рельсов, полос, сорта, труб и т.д.).

Известен ЭМАП (электромагнитно-акустический преобразователь), содержащий источник магнитного поля (электромагнит), высокочастотную катушку индуктивности [1] . В известном ЭМАП повышение его чувствительности достигается за счет того, что он снабжен двумя электропроводящими пластинами, расположенными в плоскости катушки индуктивности с двух сторон от нее на прямой, пересекающей катушку параллельно одной из ее осей.

Недостатком известного устройства является использование для подмагничивания электромагнита С-образной формы, сложность конструкции, большие затраты энергии, наличие значительных потоков рассеяния, невозможность надежного контроля по ширине зоны контролируемого объекта.

Известен электродинамический преобразователь [2], состоящий из магнитной цепи с кольцевым зазором, образуемым ее полюсами, в котором размещена силовая катушка с возможностью перемещения под действием протекающего по ней переменного тока, а поверхность полюсов покрыта материалом с высокой теплопроводностью.

Недостатком известного ЭМАП являются большие габариты магнитной системы и обмотки силовой катушки, что не позволяет снизить расход мощности без снижения надежности и долговечности преобразователя.

Известен ЭМАП [3], который, с целью повышения долговечности и надежности контроля, снабжен протектором, выполненным в виде эластичной ленты и обрезиненных роликов, а подмагничивание осуществляется с помощью соленоида, установленного с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной к поверхности ленты.

К недостатку известного ЭМАП следует отнести значительную сложность конструкции, наличие контакта с объектом контроля, использование внешнего источника для питания соленоида.

Цель изобретения - упрощение конструкции ЭМАП, уменьшение его габаритов и веса, уменьшение потребляемой мощности, повышение долговечности, точности и надежности контроля.

Для этого предлагаемый преобразователь содержит, по меньшей мере, две автономные катушки, наложенные одна на другую со сдвигом в направлении намотки и выполненные в виде отдельных секций намотанных одним проводом и уложенных вплотную друг к другу, причем витки секций одной катушки располагаются внутри пространства между витками секций другой катушки, а торцы секций загнуты и изолированы от торцов другой катушки электроизоляционным эластичным материалом, направление витков соседних секций совпадает, обе катушки имеют клеммы для соединения с генераторами высокой частоты и с приемниками электрических сигналов.

Снабжение ЭМАП, по меньшей мере, двумя автономными катушками, наложенными одна на другую со сдвигом в направлении намотки, например, равным четверти звуковой волны, позволяет получить однонаправленную нормальную звуковую волну с удвоенной амплитудой.

Выполнение катушек в виде отдельных секций, намотанных одним проводом и уложенных вплотную друг к другу, обеспечивает при протекании больших токов минимальную разность потенциалов между соседними проводниками и исключает пробой изоляции провода.

Расположение витков секций одной катушки внутри пространства между витками секций другой катушки позволяет получать при подключении катушек к генератору мощный зондирующий импульс, наводящий в объекте контроля требуемый индукционный ток и индукцию.

Загибание торцов секций одной катушки по отношению к торцам секций другой катушки обеспечивает взаимную укладку витков секций в одной плоскости.

Изолирование торцов секций друг от друга электроизоляционной эластичной лентой обеспечивает сохранность изоляции проводников в местах их перегиба.

Наличие клемм позволяет соединить обе катушки с генераторами и с приемниками электрических сигналов.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 - показан поперечный разрез преобразователя.

На фиг.2 - схема укладки секций катушек и подключения к генераторам высокой частоты и к приемникам электрических сигналов, принятые обозначения: S-N - внешнее постоянное поле, Г - генератор высокой частоты, П - приемник электрических сигналов.

На фиг.3 - разрез А-А в месте укладки витков секций одной катушки в пространстве между витками секций другой катушки, наложенной на первую.

На фиг.4 - поперечный разрез Б-Б в месте загиба торцов секций.

Преобразователь содержит корпус 1, защитную подложку из диэлектрика 2, крышку 3, разъем 4, катушку 5, катушку 6, секции 7, 8, 9, 10 катушки 5, секции 11, 12, 13, 14 катушки 6, проводники 15 катушки 5, проводники 16 катушки 6, клеммы 17 катушки 5, клеммы 18 катушки 6, электроизоляционную ленту 19, клей 20, слой эпоксидной смолы 21, провода коммутации 22.

Обозначения: I - витки секции катушки 5, II - витки секции катушки 6, t - шаг секций, λ - длина звуковой волны.

Преобразователь работает следующим образом.

На преобразователь накладывается внешнее постоянное поле (N-S) (см. фиг. 2). На катушки 5 и 6 подается мощный электрический импульс переменного тока частотой f (Гц) - зондирующий импульс.

В результате в объекте контроля возникает мощное переменное поле и, как следствие, индукционный ток. Возникшие в результате взаимодействия полей силы Лоренца возбуждают в металле однонаправленные ультразвуковые волны, вызывающие в металле колебания отдельных его слоев в поле постоянного магнита. В результате этих перемещений возникают индукционные микротоки, создающие магнитное поле, взаимодействующее с катушкой 5, подключенной к приемнику электрических сигналов, преобразующей электромагнитный импульс в электрический.

По отношению отраженного от дефекта импульса к опорному судят о координатах и размерах дефекта в объекте контроля.

Предлагаемый ЭМАП предназначен для контроля стальных полос и листов толщиною от 6 до 16 мм и шириной 1000-2000 мм и позволяет выявлять расслоение, неметаллические включения, дыры, закаты, рыхлости и другие нарушения сплошности в металле.

Принятые обозначения на фиг.2:
S-N - внешнее постоянное поле,
Г - генератор высокой частоты,
П - приемник электрических сигналов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 564595, кл. G 01 N 29/04, БИ 25, 05.07.77.

2. Патент РФ 2131163, кл. H 04 R 9/00, В 06 В 1/04.

3. Авторское свидетельство 590660 СССР, кл. G 01 N 29/04, БИ 4, 30.01.78.

Изобретение относится к области техники ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности. Техническим результатом является упрощение конструкции электромагнитно-акустического преобразователя, уменьшение его габаритов, веса, потребляемой мощности, повышение долговечности, точности и надежности контроля. Технический результат достигается тем, что электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус, крышку, разъем и катушки индуктивности, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере две катушки индуктивности, сформированные на защитной подложке из диэлектрика, расположенные послойно путем наложения одна на другую со сдвигом в направлении намотки и выполненные в виде отдельных секций, намотанных одним проводом и уложенных вплотную друг к другу, причем витки секций одной катушки индуктивности располагаются внутри пространства между витками секций другой катушки индуктивности, а торцы загнуты и изолированы от торцов секций другой катушки индуктивности электроизоляционным эластичным материалом, обе катушки индуктивности имеют клеммы для соединения с генератором высокой частоты и с приемником электрических сигналов. 4 ил.

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, крышку, разъем и катушки индуктивности, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере две катушки индуктивности, сформированные на защитной подложке из диэлектрика, расположенные послойно путем наложения одна на другую со сдвигом в направлении намотки и выполненные в виде отдельных секций, намотанных одним проводом и уложенных вплотную друг к другу, причем витки секций одной катушки индуктивности располагаются внутри пространства между витками секций другой катушки индуктивности, а торцы загнуты и изолированы от торцов секций другой катушки индуктивности электроизоляционным эластичным материалом, обе катушки индуктивности имеют клеммы для соединения с генератором высокой частоты и с приемником электрических сигналов.