ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК G01N29/04 

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

Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержащий источник магнитного поля (электромагнит) и катушку индуктивности [1]. В известном ЭМАПе повышение его чувствительности достигается за счет того, что он снабжен двумя электропроводящими пластинами, расположенными в плоскости катушки. Недостатком известного устройства являются использование электромагнита С-образной формы, значительные потоки рассеяния, необходимость непрерывной подачи электроэнергии в соленоид.

Известен ЭМАП, содержащий немагнитный корпус, крышку, разъем и катушки индуктивности, смонтированные на защитной подложке из диэлектрика [2], наложенные одна на другую, выполненные в виде отдельных секций, намотанные одним проводом и соединенные с генератором высокой частоты.

Недостатком известного преобразователя является необходимость помещения его во внешнее магнитное поле для обеспечения работы.

Цель изобретения - значительное повышение эффективности преобразователя за счет уменьшения потоков утечки и концентрации большей части магнитного потока в зоне расположения катушек индуктивности

Для этого предлагаемый преобразователь снабжен по меньшей мере двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковых поверхностях, по меньшей мере одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом, и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности, отделенной от него прокладкой из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью.

Сущность изобретения поясняется на чертежах. На фиг.1 показан поперечный разрез преобразователя, на фиг.2 разрез А-А, на фиг.3 показана картина магнитного поля, создаваемого магнитной системой преобразователя, узел 1 - зона расположения катушки индуктивности между торцом концентратора и керамической пластиной.

Преобразователь (фиг.1) содержит корпус 1 с наружной резьбой, выполненный из немагнитного материала, гайку 2 с внутренней резьбой, выполненную из немагнитного материала, втулку 3, выполненную из магнитного материала, крышку 4, выполненную из немагнитного материал, подложку 5, выполненную из немагнитного материала, цанговый зажим 6, выполненный из магнитного материала, концентратор 7, выполненный из ферромагнитного материала, постоянный круглый магнит 8 с расположением полюсов N-S вдоль торцевых поверхностей, постоянные кольцевые магниты 9 с расположением полюсов N-S вдоль наружных и внутренних боковых поверхностей, диэлектрические прокладки 10, 11, 12, винты 13, 14, 15, предназначенные для крепления деталей преобразователя, керамическую пластину 16, неэлектропроводную прокладку 17 из материала с высокой магнитной проницаемостью, приклеенную к торцу концентратора 7, катушку индуктивности 18, приклеенную к пластине 16, защищающую ее от повреждений.

Постоянные кольцевые магниты 9, соединенные друг с другом по торцам, насажены по наружному диаметру d на втулку 3 (фиг.2) и вставлены по внутреннему диаметру D в гайку 2. Концентратор 7 вставлен в цанговый захват 6 с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности 18 на расстояние “С” (фиг.3).

Постоянные магниты 8 и 9 установлены по отношению друг к другу и к поверхности концентратора таким образом, (фиг.4), что все их одноименные полюса, например S, обращены в сторону боковой поверхности концентратора 7, который в этом случае имеет ту же полярность S и является полюсом, через который магнитный поток, пронизывающий катушку индуктивности 18, замыкается на объект контроля 19 с полюсом N.

При таком расположении магнитов относительно поверхности концентратора достигается максимальная плотность магнитного потока, пересекающего катушку индуктивности, значительно уменьшаются потоки утечки, а следовательно, повышается чувствительность преобразователя при регистрации отраженных от дефектов ультразвуковых волн.

Прокладка 17, обладающая низкой электропроводностью и высоким значением магнитной проницаемости, препятствует возникновению в концентраторе 7 вихревых токов, ослабляющих энергию отраженных сигналов.

Регулирование и фиксация концентратора по высоте, относительно катушки индуктивности, позволяет использовать преобразователь на различных частотах и применять его для детектирования различных дефектов.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь подводится к объекту контроля. Магнитное поле замыкается на металл. На катушку индуктивности подаются с определенной частотой зондирующие импульсы, возбуждающие в объекте контроля ультразвуковые колебания, трансформируемые в постоянном поле магнитной системы преобразователя в переменные магнитные поля, создающие в катушке индуктивности переменные токи, принимаемые в виде электрических сигналов приемником. По отношению отраженного от дефекта импульса к опорному судят о координатах и размерах дефекта.

Использованная литература

1. Авторское свидетельство СССР №564595, кл. G 01 N 29/04, Бюллетень №25 от 05.07.77.

2. Патент РФ №2206888, Бюллетень №17, 2003.

Изобретение относится к области техники ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности в прокатном производстве. Техническим результатом является повышение эффективности преобразователя. Технический результат достигается тем, что электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус, крышку, подложку, постоянные магниты и катушку индуктивности. Также он снабжен по меньшей мере двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковых поверхностях, по меньшей мере одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом, и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности, отделенной от него прокладкой из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью. 4 ил.

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, крышку, подложку, постоянные магниты и катушку индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковой поверхности, по меньшей мере, одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности, отделенной от него прокладкой из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью.