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

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для измерения толщины и выявления дефектов в металлических изделиях.

Целью изобретения является повышение чувствительности и достоверности контроля путем увеличения коэффициента преобразования злектромагнитноакустического преобразователя. (ЭМАП ), а также упрощение конструкции за счет совмещения внешней системы намагничивания с разомкнутым витком.

На фиГо схематично представлен электромагнитно-акустический преобразователь; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. на фиг,4 - зависимость амплитуды отраженного сигнала от изменения индукции внешнего поля подмагничивания; на фиг. 5 - зависимость амплитуды отраженного сигнала от толщины медного покрытия поверхностей витка,участвующих в преобразовании при различных величинах индукции внешнего поля подмагничивания; на фиг, 6 - зависямость амплитуды отраженного сигнала от высоты микронеровностей на поверхностях витка, участвующих в преобразо вании при различных значениях индукци внешнего поля подмагничивания. При этом на чертежах приняты следующие обозначения; А/А - .отношение текущего значения амплитуды отраженно го сигнала к максимальному значению амплитуды сигнала, полученного при максимальном значении индукции внешне го поля подмагничнвания ,5 Тл; jy (fj - отняшение толщины покрытия к глубине проникновения вихревых токов в материал покрытия о Преобразователь содержит пустотелый массивный разомкнутый виток 1 с когшческой внутренней поверхностью, на которой размещена высокочастотная обмотка 2 о Внутренняя коническая поверхность витка, поверхность разреза (показано условно) и поверхность рабо чего торца покрыты слоем 3 материала, электрическая проводимость которого выше электрической проводимости материала разомкнутого витка, а толщина выбрана из соотношения 0,75-1,5 V , где .- абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия ; W - круговая рабочая частоту преобразователя; 6 - электропроводимость материала покрытия. Внутри витка размещена также ферромагнитная вставка 4 Внешняя боковая поверхность витка 1, не контактирующая с обмоткой 2, покрыта диффузионным слоем 5 материала с электрической проводимостью меньшей электрической проводимости материала разом кнутого витка и с большим коэффициентом затухания ультразвука, например карбид вольфрама, карбид железа и т.п Позицией 6 обозначена система намаг) ничивания. Покрытие поверхностей витка медью осуществлялось гальваническим осаждением в кислом электролитео Диффузионное покрытие карбида железа внешней боковой поверхности витка осуществлялось методом плазменного напыления Высота микронеровно.стей поверхности слоя покрытия значительно меньдае глубины проникновения электромагнитного поля для практических целей приблизи тельно на порядок и достигается соответствующей обработкой поверхности - шлифованием, полировкой Преобразователь работает следуюшям образом. Внешним источником 6 создается поле подмагничиванияо При возбуждении ультразвука на высокочастотную обработку 2 подается зондируюп ий импульс На внутренней конической поверхности массивного разомкнутого витка 1 возникают вихревые токи, которые по поверхности разреза стекают и замыкаются на поверхности рабочего торца В силу высоких электропроводности и чистоты поверхности слоя 3 сопротивление наведенному току мало и и плотность рабочего тока возрастает, что приводит к повьшлению коэффициента преобразования при возбуждении ультразвука Аналогично, так как система линейна в отношении электрических параметров, при приеме ультразвуковых колебаний снижается сопротивление растекания току, индицируемому на поверхности рабочего торца массивного разомкнутого витка 1, что также увеличивает коэффициент преобразования о Наружная боковая поверхность витка 1, покрытая диффузионным слоем 5, оказывает большое электрическое сопротивление протеканию тока в силу низкой электропроводности материала покрытия и большогО пути протекания тока, вызванного диффузионным внедрением покрытия в тело витка При возбуждении ультразвука паразитные колебания, возникающие в теле массивного разомкнутого витка, ослабляются, при отражениях от наружной поверхности и поглощаются слоем 5, что снижает интенсивность шумов при приеме и, следовательно, увеличивает отношение сигнал-шум. В случае выполнения массивного разомкнутого витка из магнитной керамики (например,сплав КСП 37А, самариевокобальтовый сплав, SmCo с остаточной индукцией 0,9-1 Тл) с электропроводящим слоем 3, электрические процессы на поверхностях, участвующих в преобразовании, аналогичны описаннымДиффузионнь й слой на наружной поверхности витка в этом случае не тре- буется, что также обусловлено свойствами магнитной керамики. 515 Как показали экспериментальные ис следования при оптимальной толщине высокоэлактропроводного слоя, равной глубине проникновения в него электромагнитного поля, коэффициент преобразования увеличивается примерно на 30%, а при его соответствующей обработке - на 40% (фиго 5 и 6). Наличие диффузионного покрытия увеличивает соотношение сигнал-шум примерно на б дБ. Формула изобретения 1 Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий пустотелый массивный разомкнутый виток с внутренней конической поверхностью, толщина которого линейно увеличивается к ра- бочему торцу, высокочастотную обмотку и систему намагничивания, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности контроля, поверхность рабочего торца разомкнутого витка, поверх ность его разреза и боковая поверх7ность, контактирующая С : сокочастотной обмоткой, покрйты слоем материала, электрическая проводимость которого выше электрической проводимости материала разомкнутого витка, а толщина «Г выбрана из соотношения «(0.75-I,5H2/jE w6 , где рд, - абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия; to - круговая рабочая частота преобразователя; 6 - электрическая проводимость материала покрытия, 2,Преобразователь по п, 1, о т личающийс тем, что другая боковая поверхность разомкнутого витка выполнена с диффузионным покрытием, электрическая проводимость материала которого ниже электрической проводимости материала разомкнутого витка, 3,Преобразователь по п, 1, о т личающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, магнитный виток выполнен из магнитной керамики.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для измерения толщины и выявления дефектов в металлических изделиях. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля за счет увеличения коэффициента преобразования и увеличения соотношения сигнал- шум и упрощение конструкции преобразователя. Это достигается тем, что преобразователь содержит пустотелый массивный разомкнутый виток, высокочастотную обмотку и систему намагничивания. На поверхности витка, участвующей в преобразовании, нанесен слой материала толщиной δ в пределах δ=(0,75-1,5)√2/*98M AΩΣ где μ а - абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия

ω - круговая рабочая частота преобразователя

σ - электрическая проводимость материала покрытия, которая должна быть выше электрической проводимости материала разомкнутого витка. На другую боковую поверхность разомкнутого витка нанесено диффузионное покрытие, электрическая проводимость материала которого ниже электрической проводимости материала разомкнутого витка, а разомкнутый виток может быть выполнен из магнитной керамики. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

н

-

| // 11//

А

Фиг.1

А-А 0,5 1jS . 15 фиг. 5

1596237 §S 1,5 В,тл О 8 i6 П 32 0 i48 Фие.6 ,