Электромагнитно-акустический способ неразрушающего контроля дефектов изделий из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

сл

ю

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при неразрушающем контроле качества проката и изделий из ферромагнитных материалов. Цель изобретения - повышение надежности и точности за счет увеличения отношения сигнал/шум. Накачка осуществляется от генератора 4 прямоугольных импульсов для увеличения коэффициента усиления. Возбуждающими катушками 15,16 возбуждаются нормальная и тангенциальная составляющие электромагнитного поля. Использование нормальных и тангенциальных составляющих поля дает эффективную развязку источников колебаний. Параметрическое усиление компенсирует затухание информативного сигнала в результате потерь при прямом и обратном электромагнитно-акустическом преобразовании, в результате чего получается большое отношение сигнал/шум. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

.Z

Изобретение относится к измерител1у ной технике и может использоваться при неразрутаающем контроле качества проката и изделий из ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - повышение надежности и точности контроля путем увеличения отношения сигнал/шум.

На фиг„1 представлена эквивалент- нал схема акустического резонатора; на фиг.2 - блок-схема устройства, реализующего способ.

Эквивалентная электрическая схема акустического резонатора, представля- ющая собой параллельны колебательный контур, состоит из нелинейных элементов 1 и 2 индуктивности и емкости соответственно, последовательно соедщ енпых с эквивалентной 1П1Дуктив- ностьго 3 обмоток возбуждения элект- ромагнити.о-акустического преобразователя, через которые подают энергию возбуждения сигнала на частоте fo и энергию накачки на частоте f 2f,.

Устройство, реализующее способ, содержит последовательно соединенные перестраиваем; га генератор 4 прямоугольных импульсов, делитель 5 часто- ты, фазосдвигающий блок 6, генератор 7, фазовый детектор 8 и сумматор 9, последовательно соединенные источник 10 постоянного магнитного поля, контролируемый объект 11, приемную катушк 12 индуктивности, усш1итель 13 и амп- литудньш детектор 14, выход которого соединен с входом сумматора 9, первую возбуждающую катушку 15, вход которой соединен с вторым выходом генера- тора 7, а выход - с контролируемым объектом 11, и вторую возбуждающую катушку 16, первый вход которой соединен с вторым выходом генератора 4 прямоугольных импульсов, а выход - с контролируемым объектом 11,

Сущность способа заключается в следующемо

В контролируемом изделии, которое представляют как акустический резона- тор с собственной частотой

f YO 2d

(1)

V - скорость распространения

ультразвуковых колебаний в металле;

d - толщина контролируемого изделия„

Осуществляют параметрическое усиле ние информативного сигнала. В результате синфазного периодического изменения энергоемких параметров акустического резонатора, определяющих его частоту,происходит параметрическое усиление акустических колебаний. При этом образуется одноконтурный параметрический усилитель с синхронной накачкой и,когда разность фаз между сигналом и накачкой CjJ 0,получают наибольший коэффициент усиления

5 0 5

Q с JQ 5

«

5

К

ллакс

.-fQ

(2)

где Q добротность эквивалентного

акустического резонатора; га - глубина модуляции энергоемкого параметра.

Параметрическое усиление позволяет компенсировать затухание информативного сигнала в результате потерь при прямом и обратном электромагнитно- акустическом преобразовании, которое имеет величину 10 - 10 «

Устройство работает следующим

образом

С выхода генератора 4 прямоугольных импульсов снимаются прямоугольные импульсы с удвоенной частотой акустического резонанса f. Через последовательно соединенные делитель 5 частоты и фазосдв 5гающго1 блок 6, в котором компенсируется сдвиг фазы между воздействующим сигналом накачки и первой гармоникой отклика, возникающей вследствие наличия в ферромагнитном материале объекта 1I гистерезиса, синхронизируется генератор 7 гармонического сигнала, настроенный на резонансную частоту f. Выходные сигналы с генераторов 4 и 7 поступают на возбуждающие катушки 15 и 16, которые возбуждают соответственно нормальную и, тангенциальную составляющие электромагнитного поля, которые, взаимодействуя между собой и полем источника 10 постоянного магнитного поля, возбуждают и усиливают в контролируемом объекте 11 ультразвуковые колебания на резонансной частоте fo. Наведенный в приемной катушке 12 индуктивности сигнал усиливается усилителем 13 и подается на фазовый и амплитудный детекторы 8 и 14, с выходов которых снимается информация об амплитуде и фазе сигнала, а с сумматора 9 снимается результирующий сигнал.

Формула из

5

обр

I. Электромагнитно-акустический способ неразрушающего контроля дефектов изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что контролируемое изделие подмагничивают постоянным магнитным полем, возбуждают электромагнитно-акустическим преобразователем ультразвуковые колебания в изделии на частоте fo собственного акустического резонанса изделия и по отклику электромагнитно-акустического преобразователя определяют качество изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля, ультразвуковые колебания на частоте собственного акустического резонанса изделия возбуждают посредством тангенциальной составляющей электромагнитного поля, одновременно посредством нормальной составляющей синхронизированного с первым электромагнитного поля в изделии возбуждают ультразвуковые колебания на удвоенной частоте собственного акустического резонанса изделия.

1529098в

е т е и и я 2. Устройство для электромагнитно- акустического неразрушающего контроля дефектов изделий из ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор и возбуждающую катушку индуктивности, приемную катушку индуктивности, источник постоянного магнитного поля, амплитудный детектор, фазовый детектор и сум10

15

20

25

е е с я тем, надежности

матор, о тличающ что, с целью повышения и точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными генератором прямоугольных импульсов,. делителем частоты и фазосдвигающим блоком, выход которого подключен к управляющему входу генератора, второй возбуждающей катушкой, подключенной к генератору прямоугольных импульсов, и усилителем, включенным между приемной катушкой и амплитудным детектором, выход которого соединен с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен выход фазового детектора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами генератора и усилителя.

Редактор С.Лисина

Составитель В.Писаревский Техред Л. Сердюкова

Заказ 7633/38

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

10

5

0

5

е е с я тем, надежности

матор, о тличающ что, с целью повышения и точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными генератором прямоугольных импульсов,. делителем частоты и фазосдвигающим блоком, выход которого подключен к управляющему входу генератора, второй возбуждающей катушкой, подключенной к генератору прямоугольных импульсов, и усилителем, включенным между приемной катушкой и амплитудным детектором, выход которого соединен с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен выход фазового детектора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами генератора и усилителя.

фиеЛ

Корректор С.Черни

Подписное