УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 2020 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано, преимущественно, для неразрушающего контроля электромагнитным акустическим методом для выявления дефектов трубопроводов и измерения толщины стенки трубопроводов с применением электромагнито-акустических (ЭМА) преобразователей.

Известен электромагнито-акустический дефектоскоп [SU 1377716, A1, G01N 29/24, 03.05.1989], в котором ЭМА преобразователь выполнен дифференциальным, сигналы на обеих катушках синфазны и их выходы поданы на инверсный и неинверсные входы дифференциального усилителя.

Это техническое решение имеет ограниченное применение, поскольку предназначено для выявления дефектов, плоскость которых расположена только параллельно поверхности контролируемого изделия.

Известно также устройство [SU 1587439, A1, G01N 29/04, 23.08.90], содержащее магнитную систему из двух разнополярных установленных на ферромагнитной пластине постоянных магнитов и вытянутую симметрично вдоль линии стыковки магнитов первую плоскую катушку, а также две аналогичные плоские катушки, расположенные соосно с первой одна под другой и электрически раздельно, причем, первая и вторая катушки включены последовательно и являются приемными, а третья является возбуждающей, при этом, суммарное количество витков приемных катушек на порядок больше количества витков возбуждающей катушки, а габаритные размеры возбуждающей катушки не превышают габариты приемных катушек.

Недостатком такого устройства является его относительно высокая сложность.

Кроме того, известно устройство [RU №37833, U1, G01N 29/24, 10.05.2005], содержащее раздельно-совмещенный индуктор, при этом, каждая в/ч катушка образована восемью размещенными на расстоянии друг от друга встречновключенными обмотками, причем, каждая последующая обмотка, расположенная от периферии к центру, по отношению к предыдущей содержит большое количество витков. Кроме того, это устройство выполнено с возможностью возбуждения импульсными сигналами с различной частотой заполнения, при котором генерируются акустические сигналы, максимумы которых соответствуют углам 35° и 60-65° с минимальным излучением под другими углами.

Недостатком устройства является его относительно узкие функциональные возможности, что обусловливает его применения, преимущественно для контроля рельсов.

Наиболее близким к заявленному является устройство, [RU, №2185600, C1; G01B 17/02, 20.07.2002], содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь и приемный усилитель, кварцевый генератор и последовательно соединенные арифметическо-логическое устройство и индикатор, при этом, в качестве ультразвукового преобразователя используется электромагнитно-акустический преобразователь, дополнительно введены когерентный накопитель сигналов, цифроаналоговый преобразователь и блок задания режимов обработки и индикации сигналов, приемный усилитель выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления, а арифметическо-логическое устройство выполнено в виде микропроцессора с функциями управления заданным режимом обработки сигналов, режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя и вычисления толщины исследуемого образца по данным когерентного накопителя сигналов, первый синхронизирующий выход синхронизатора подключен к входу генератора зондирующих импульсов, управляющий выход арифметическо-логического устройства подключен шиной управления через цифроаналоговый преобразователь ко входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя и непосредственно - к первому управляющему входу когерентного накопителя, сигнальный вход которого подключен к выходу приемного усилителя, выход-вход данных когерентного накопителя сигналов соединен шиной данных с входом-выходом данных арифметическо-логического устройства, а синхронизирующий и второй управляющий входы когерентного накопителя сигналов подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора, третий синхронизирующий выход которого подключен ко входу блока задания режимов обработки и индикации сигналов, запускающий и адресный выходы которого соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность, обусловленная использованием, по меньшей мере, двух отдельных катушек для передачи и приема сигналов, а также относительно большим затуханием полезного сигнала, что снижает точность и чувствительность устройства.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание устройства для электромагнитного акустического контроля, обладающего простотой и высокой чувствительностью и точностью.

Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства и повышении чувствительности и точности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, выполненное в виде электромагнито-акустического преобразователя, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку, и содержащее на приемопередающей стороне последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемный усилитель и блок управления, выполненный с возможностью управления генератором зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля, согласно изобретению, в электромагнито-акустический преобразователь введено реактивное согласующее сопротивление Z₁, включенное последовательно с электромагнитной катушкой, а выход генератора зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя через введенное реактивное согласующее сопротивление Z₂, причем, Z₁ = -Z₂.

Кроме того, требуемый технический результат достигается и тем, что параллельно входу усилителя подключен супрессор.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для электромагнитного акустического контроля.

Устройство для электромагнитного акустического контроля выполнено в виде электромагнито-акустического преобразователя 1, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку 2, и содержащее на приемо-передающей стороне последовательно соединенные генератор 3 зондирующих импульсов, приемный усилитель 4 и блок управления 5, соединенный с генератором 3 зондирующих импульсов и приемным усилителем 4 и выполненный с возможностью управления генератором 3 зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля.

Кроме того, электромагнито-акустический преобразователь содержит реактивное согласующее сопротивление Z₁ 6, включенное последовательно с электромагнитной катушкой 2, а выход генератора 3 зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя 4 через реактивное согласующее сопротивление Z₂ 7, причем, Z₁ = -Z₂.

На входе усилителя 4 приемных сигналов параллельно его входу может быть подключен супрессор 8, предназначенный для ограничения входного сигнала в случае его аномально высокого значения.

Устройство для электромагнитного акустического контроля работает следующим образом.

Генератор 3 зондирующих импульсов через кабельное соединение по управляющему воздействию от блока 5 управления направляет сигнал в электромагнито-акустический преобразователь 1, размещенный на объекте контроля. Приемный усилитель 4 принимает ответный сигнал от объекта контроля и передает его в блок управления 5, для сравнения параметров переданного и полученного сигнала для принятия решения о результатах контроля.

Выход генератора 3 зондирующих импульсов нагружается на приемный усилитель 4 через реактивное сопротивление Z₂. Благодаря ему генератор 3 зондирующих импульсов не нагружается приемным усилителем 4 и при этом возможна параллельная работа генератора 3 зондирующих импульсов и приемного усилителя 3 на одну электромагнитную катушку 2. Для защиты приемного усилителя 3 может быть использован супрессор 8. При этом реактивное сопротивление Z₂ компенсируется реактивным сопротивлением Z₁, которое подбирается из условия Z₁ = -Z₂. При данном условии суммарное затухание полезного сигнала на реактивных сопротивлениях Z₁ и Z₂ становится равным нулю и соответственно достигается минимальное уменьшение сигнала.

Благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, поскольку используется одна электромагнитная катушка для приема и передачи сигналов в ЭМА толщиномерах и дефектоскопах. При этом, поскольку суммарное затухание полезного сигнала на реактивных сопротивлениях Z₁ и Z₂ стремится к нулю, благодаря использованию двух цепей согласования, то одновременно повышается чувствительность и точность работы устройства.

Использование: для неразрушающего контроля акустическим методом. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для электромагнитного акустического контроля выполнено в виде электромагнито-акустического преобразователя, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку, а также содержит на приемо-передающей стороне последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемный усилитель и блок управления, выполненный с возможностью управления генератором зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля, при этом в электромагнито-акустический преобразователь введено реактивное согласующее сопротивление Z₁, включенное последовательно с электромагнитной катушкой, а выход генератора зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя через введенное реактивное согласующее сопротивление Z₂, причем, Z₁ = -Z₂. Технический результат: обеспечение возможности упрощения устройства, а также повышение его чувствительности и точности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для электромагнитного акустического контроля, выполненное в виде электромагнито-акустического преобразователя, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку, и содержащее на приемо-передающей стороне последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемный усилитель и блок управления, выполненный с возможностью управления генератором зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля, отличающееся тем, что в электромагнито-акустический преобразователь введено реактивное согласующее сопротивление Z₁, включенное последовательно с электромагнитной катушкой, а выход генератора зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя через введенное реактивное согласующее сопротивление Z₂, причем, Z₁ = -Z₂.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параллельно входу усилителя подключен супрессор.