Электромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при контроле качества и толщины изделий из электропроводящих материалов электромагнитно-акустическим (ЭМА) методом.

Цепь изобретения - повышение чувствительности преобразователя за счет повышения коэффициента преобразования ЭМА-преобразоватепя,

На чертеже представлена принципиальная схема электромагнитно-акусти- ческого преобразователя.

Электромагнитно-акустический преобразователь содержит два высокознер гетических магнита 1, замкнутых феррмагнитной пластиной 2i на разноименных, полюсах магнитов закреплены симметрично ли ш-хи их стыковки и соосно три плоские вытя.нутые катушки в пределах 1 абаритов магнитов, причем на поверхности - две.одинаковые приемные катушки 3 и 4, а затем - возбуждающая катушка 5,

Преобразователь работает следующим образом,

Импульс тока возбуящающего генератора проходит по высокочастотной катушке 5 и наводит в электропроводя-: щих средах изделия и магнитов вихре- токи. Высокая электропроводность изделия относительно магнитов обеспечивает значительно большую плотность вихревых токов в изделии. Ослаблени плотности вихревых токов в магнитах достигается также за счет экранирующего воздействия двух приемных катушек 3 и 4 на электромагнитное поле возбуждающей катушки, В результате акустические импульсы, возбуждаемые в магнитах, практически ослабляются до уровня шумов, Зозбуждающая катушка 5 электрически изолирована от приемных катушек 3 и 4, Количество витков катушки 5 выбирают из условия достижения максимального произведения тока в катушке на число ее витков, т,е, согласуется с выходным сопротивлением возбуждающего генератора. По этой дричине диаметр провода стремятся увеличить, уменьшить его активное сопротивление.

Приемные катушки, выбирают с максимальным количеством витков, так как при этом возрастает наведенная упругими колебаниями среды ЭДС в катушках. Из требования повьшгенной плот

ности витков выбирают минимальный диаметр провода.

Таким образом, за счет раздельного согласования катушек с генератором и усилителем увеличивается коэффициент преобразования акустической энергии в электромагнитную, и наоборот, С учеQ том снижения шумов магнита увеличивается отношение сигнала к шуму преобразователя, Р.азмещение при.емных катушек между возбуждающей катушкой и магнитом обеспечивает ослабление электро2 динамических и магнитных сил, возника- юших в теле магнита вследствие действия ЭМА-эффек,та, по двум причинам: из-за увеличения зазора (за счет тол- шины двух приемных катушек) между возQ буждающей катушкой и магнитом, а также из-за экранирующего воздействия двух слоев приемной катушки на электромагнитное излучение катушки, В то же время возбуждающая катушка оказы5 вается ближе размещенной к поверхности контролируемого изделия, что способствует увеличению амплитуды сил, действующих в поверхностном слое изделия. Последовательное включение двух

Q одинаковых приемных катушек, помещенных в два слоя, обеспечивает получение удвоенного по амплитуде эхо-сигнала. Поскольку возбуждающая и приемные катушки разделены электрически и пространственно (многослойные) то электрические цепи согласования с генератором и усилителем также разделены и независимы одна от другой,. Это позволяет исключить противоречивые требоваQ ния взаимного согласования электрических цепей и добиться оптимального согласования каждой цепи по отдельности. Благодаря реализации этой возможности повышается прямой и обратный коэффици5 енты преобразования ЭМА-преобразова- теля.

Кроме того, легко реализуется вариант включения приемных катушек на Q входы дис ференциального усилителя, Для этого достаточно повернуть одну из приемных катушек на 180, чтобы . получить противоположные по фазе сигналы на катушках или переключить их электрически, встречно. Дифференциальное включение приемных катушек существенно ослабляет синфазную помеху и дополнительно пов1)Ш1ает отношение сигнала к шуму.

5

Ф о p. м у л а

изобретения

1. Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий магнитную систему из двух разнополярных установленных на ферромагнитной пластине постоянных магнитов и вытянутую симметрично вдоль линии стыковки магнитов первую плоскую катушку, отличающийся тем, что, с целью по- ньппения чувствительности за счет по- вьппения коэффициента преобразования, он снабжен двумя дополнительными плос

кими катушками, расположенными соос- но с первой одна под другой и электрически раздельно, причем первая и вторая катушки включены последовательно и являются приемными, а третья - возбуждающей,

2. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что суммарное количество витков приемных катушек на порядок больше количества витков возбуящающей катушки, а габаритные размеры возбулд ающей катушки не превышают габариты приемных катушек,

Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле качества и толщины изделий из электропроводных материалов. Цель изобретения -повышение чувствительности за счет повышения коэффициента преобразования энергии и улучшение соотношения сигнала к шуму ЭМА преобразователя. Преобразователь содержит два высокоэнергетических магнита 1, замкнутых ферромагнитной пластиной 2, три плоских вытянутых симметрично линии стыковки магнитов катушки, причем на поверхности выполнены две приемные катушки 3 и 4 и одна возбуждающая катушка 5. Приемные катушки 3, 4 играют одновременно роль экранов, ослабляющих акустические шумы в магните при излучении электромагнитной энергии возбуждающей катушкой. 1 ил.