Способ возбуждения механических сил в упругой среде Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

Изобретекие относится к области получения акустических колебаний эле тромагнитно-акустическим 1ЭМА ) способом и может быть использовано для дефектоскопии изделий. Известен способ возбуждения механических сил электромагнитно-акустическим способом, заключающийся в том что сначала через электромагнит пропускают видеоимпульс тока, создаю1ЦИЙ подмагничивание, а затем к электромагнитно-акустическому преобр зователю подводят зондирующий импуль Зондирующий импульс вызывает появление вихревых токов, в результате вза имодействия которых с полем подмагничивания возникают механические си лы 1 . Способ имеет следующие недостатки Диапазон частот ультразвуковых коле НИИ, возбуждаемых вьлшеописанным спо собом, ограничен сверху характеристической частотой, что, например, ограничивает область применения уль тразвуковых дефектоскопов, использую щих для возбуждения у1пэтразвука ЭМА способ, снижая его разрешающую спо собность . Кроме того, при реализации этого способа возникают трудности при отстройке на приеме полезного сигнала от помех из-за, близости по частоте зондирующего импульса и спектра принимаемого сигнала, так как амплитуда зондирующего импульса на несколько порядков больше амплитуды принимаемого сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ возбуждения механических сил Б упругой среде, заключающийся в том, что создают в материале переменное магнитное поле двух частот с помощью катушки индуктивности. Переменные электромагнитные поля двух частот возбуждают в изделии вихревые токи двух частот, взаимодействие котоЕ)ых с переменным магнитным полем обеих частот приводит к возникновению механических сил на удвоенных частотах по отношению к каждой из частот, на суммарной и на разностной 2J. Недостатком способа возбуждения механических сил является низкая эффективность, обусловленная большо потребляемой мощностью. Цель изобретения - повышение эффективности способа возбуждения мех нических сил на разностной частоте. Поставленная цель достигается за счет того, что в способе возбулсдени механических сил в упругорТ среде, заключающемся в том, что создают в материале переменное магнитное поле двух частот с помощью катушки индук тивности, магнитное поле изменяют с частотами, соответствующими уровн Ор5-0,9 от максимальной величины фа зового вектора, действительная часть которого составлена из суммы вносимых в катушку реактивных сопротивлений на калсдой из частот, а мнимая - из, разности активных сопротивлений. Создают в материале переменное магнитное поле двух частот с помощью катушки индуктивности. Для того, чтобы эффективность возбуждения была достаточной, необходимо, чтобы амплитуда колебательной скорости была не ниже уровня 0,5 от максимального значения. Следует отметить, что для всех реальных случаев максимальное значение амплитуды колебательной скорости получить невозможно. Для практического применения способа значение амплитуды колебательной скорости ограничивается сверху величиной 0,9 от максимальной. Лг плитуда колебательной скорости возбуждаемых на разностной частоте упругих волн определяется выражением Ь ( . (%-2)4«e(%-J-R.(,-2) где К - числовой коэффициент, определяемый соотношением величины эквивалентного зазора к величине эквивалентного радиуса катушки/ амплитуды токов 1 и 2 частот } мнимая часть функции Ч . (.Ро 3(,.,) верхней частоты возбуждения) . Э() мнимая часть функции ) для нижней частоты возбуждения;Rg(4 )- действительная часть функ-; ции Ч ((ь) для верхней частоты возбуждения/ R (Ф,,) - дейсгвительная часть функции 7(рд) нижней частоты возбуждения. Как видно из формулы, амплитуда колебательной скорости упругих волн, возбуждаемых на разностной частоте пропорциональна абсолютной величине квадратного корня из суммы, слагаемыми которой являются квадрат суммы мнимых частей, вносимых в катушку датчика сопротивлений и квадрат разности действительных частей, т.е. другими словами пропорциональна-величине фазового вектора, действительная часть которого составлена из суммы вносимых в катушку реактивных сопротивлений, а мнимая часть - из разности активных сопротивлений, вносимых в катушку. Амплитуда колебательной скорости возбуждаемых на суммарной частоте упругих волн определяется выражением

ЧЧ

..)Р1«е(1)(-2)

Как видно из формулы, амплитуда колебательной скорости упругих волн возбуждаемых на суммарной частоте пропорциональна абсолютной величине квадратного корня из суммы, слагаемми которой является квадрат суммы мнимых частей-, вносимых в катушку датчика сопротивлений и квадрат суммы действительных частей, . другими словами пропо15циональна величине фазового вектора, действительная часть которого составлена из суммы вносимых в катушку реактивных сопротивлений, а мнимая - из суммы

активных. Как для разностной частоты, так и для суммарной значение амплитуды колеба.тельной скорости ограничивается значениями 0,5-0,9 от максимальной величины фазового вектора.

Таким образом, благодаря изменению магнитного поля с частотами, соответствующими уровню 0,5-0,9 от максимальной величины фазового вектора, дей0ствительная часть которого составлена из суммы вносимых в катушку реактивных сопротивлений на каждой из частот, а мнимая - из разности активных сопротивлений / повышается

5 эффективность способа возбуждения механических сил на разностной частоте.-.

СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ В УПРУГОЙ СРЕДЕ, заклюГ1. iJ чающийся в том, что создают в материале переменное магнитное поле двух частот с помощью катушки индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности на разностной частоте, магнитное поле изменяют, с частотами, соответствующими уровню 0,5-0,9 от максимальной величины фазового вектора, действительная часть которого составлена из суммы вносимых в катушку реактивных сопротивлений на каждой из частот, а мнимая - из разности активных сопротивлений.