Электромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в машиностроении и судостроении при контроле электропроводных изделий в потоке производства.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий намагничивающий блок и высокочастотную катушку индуктивности, выполненную в виде концентрических колец, соединенных между собой, при этом диаметр внутреннего кольца равен половине длины волны воз- буждаемых ультразвуковых колебаний.

Недостатком известного устройства является то, что высокочастотная катушка является восприимчивой к электромагнитным импульсным помехам, в результате воздействия которых снижается достоверность контроля.

Известен также электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнит и расположенную между его полюсами индукционную катушку индуктивности с равноудаленными друг от друга кри- волинейными удлиненными сторонами секций, представляющие собой части концентрических окружностей, один полюсный наконечник электромагнита выполнен в виде части кольца, концентрически обхватывающего первый полюсный наконечник.

Недостатком этого устройства является то, что высокочастотная катушка индуктивности подвержена воздействию электромагнитных помех. В результате достоверность дефектоскопии снижается.

Наиболее близким к предлагаемому является электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, электромагнит, плоскую катушку индуктивности, размещенную на рабочем торце преобразователя под полюсным наконечником электромагнита, первый нормально закрытый ключ, вход которого является входом преобразователя, а выход соединен с одним концом катушки индуктивности, второй нормально закрытый ключ, соединяющий второй конец катушки индуктивности с корпусом, а также два конденсатора.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что компенсация электромагнитных помех происходит только в нерабочих участках катушки индуктивности. Рабочий участок подвержен воздействию электромагнитных помех, что приводит к снижению чувствительности.

Цель изобретения - повышение чувствительности благодаря увеличению числа витков катушки индуктивности в режиме приема.

На фиг.1 показана схема включения элементов электромагнитно-акустического преобразователя; на фиг.2 - схема расположения катушек индуктивности; на фиг.З - эквивалентная схема включения катушек индуктивности в режиме излучения ультразвуковых импульсов; на фиг.4 - эквивалентная схема включения катушек индуктивности в режиме приема ультразвуковых импульсов.

Электромагнитно-акустический преобразователь содержит электромагнит с полюсным наконечником 1, корпус 2, первую плоскую катушку 3 индуктивности, размеренную на рабочем торце 4 преобразователя под полюсным наконечником 1, вторую плоскую катушку 5 индуктивности,расположенную между катушкой 3 и полюсным наконечником 1, первый нормально закрытый ключ 6, вход 7 которого является входом преобразователя и через первый конденсатор 8 соединен с коррусом 2, а выход ключа .6 соединен с концами катушек 3 и 5. Другой конец катушки 5 соединен с корпусом 2. Электромагнитно-акустический преобразователь содержит также второй нормально закрытый ключ 9, соединяющий второй конец катушки 3 с корпусом, и второй конденсатор 10, подключенный к второму концу катушки 3, а второй конец конденсатора 10 является выходом 11 преобразователя. При этом параметры катушек 3 и 5 и конденсаторов 8 и 10 выбраны из условия равенства

резонансных частот контуров, образуемых

соответственно при закрытых и открытых

ключах 6 и 9 (фиг.З и фиг.4) соответственно.

При изготовлении преобразователя не0 обходимо подбирать величины емкостей конденсаторов 8 и 10 такими, чтобы резонансная частота параллельного контура (фиг.З), образованного конденсатором 8 с параллельно ему включенными катушками 3

5 и 5, равнялась резонансной частоте последовательного контура (фиг.4), образованного катушками 3,5 и конденсатором 10 в режиме приема. Так как конденсаторы 8 и 10 электрически развязаны, то эту опера0 цию очень удобно производить экспериментально при подсоединенных к другим устройствам дефектоскопа на входе 7 и выходе и при наличии изделия 12 под преобразователем на заданном расстоянии hi.

5Расстояние ha между катушками 3 и 5, а

также расстояние Ьз между полюсными наконечником 1 и катушкой 5 определяется экспериментально, исходя из условия минимизации уровня электромагнитных помех,

0 принимаемых преобразователем.

Электромагнитно-акустический преобразователь работает следующим образом.

В процессе дефектоскопии изделие 12 размещается под преобразователем. К по5 люсному наконечнику 1 подводится постоянное магнитное поле. На вход 7 подается мощный радиоимпульс тока. Ключи 6 и 9 открываются. В образованном конденсатором 8 и катушками 5 и 3 параллельном резо0 нансном контуре (фиг.З) формируется резонанс токов (частота радиоимульсов тока должна совпадать с резонансной частотой образованного контура). Взаимодействие переменного и постоянного магнит5 ных полей в изделии 12 приводит к появлению импульса ультразвуковых колебаний. После прекращения воздействия импульса тока ключи 6 и 9 закрываются, создавая приемный последовательный контур, образо0 ванный катушками 3,5 и конденсатором 10. Принятые отраженные из изделия 12 импульсы подаются на выход 11.

При появлении электромагнитной помехи нз катушках 3 и 5 наводятся ЭДС. Так

5 как катушки 3 и 5 включены в режиме приема встречно, то наводимая помеха вычитается и на выход преобразователя не поступает. Таким образом, уменьшается влияние электромагнитных помех на результаты дефектоскопии.

Кроме того, при приеме ультразвуковых импульсов наводится ЭДС как на катушке 3, так и на катушке 5. Но из-за более далекого расположения катушки 5 от контролируемо- го участка изделия 12 наводимая на ней ЭДС полезного сигнала незначительная и практически не сказывается на результатах дефектоскопии, В то же время из-за дифференциального включения катушек 3 и 5 в режиме приема, расположенных на различ- ном расстоянии от контролируемого участка изделия 12, происходит частичная компенсация влияния случайных изменений зазора в процессе дефектоскопии на ее результаты.

Таким образом, повышение чувствительности обеспечивается путем вычитания электромагнитной помехи из полезного сигнала, а также частиной компенсации случайных изменений зазора между высокочас- тотной катушкой и изделием, которая особенно эффективна в процессе поточной дефектоскопии прокатных изделий: рельсов, балок, швеллеров, заготовок и других. Формулаизобретения

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, электромагнит, плоскую катушку индуктивности, размещенную на рабочем торце преобразователя под полюсным наконечником электромагнита, первый нормально закрытый ключ, вход которого является входом преобразователя, а выход соединен с одним концом катушКи индуктивности, второй нормально закрытый ключ, соединяющий второй конец катушки индуктивности с корпусом, а также два конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен второй плоской катушкой индуктивности, расположенной между первой катушкой и полюсным наконечником, один конец второй катушки соединен с первым концом первой катушки, второй конец второй катушки соединен с корпусом, вход первого ключа соединен через первый конденсатор с корпусом, второй конец первой катушки подключен к второму конденсатору, второй конец которого является выходом преобразователя, а параметры катушек и конденсаторов выбраны из условия равенства резонансных частот резонансных контуров, образуемых соответственно при закрытых и открытых ключах.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в машиностроении и судостроении при контроле электропроводных изделий в потоке производства. Цель изобретения - повышение чувствительности благодаря увеличению числа витков катушки индуктивности в режиме приема. Электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус, электромагнит, размещенные под полюсным наконечником электромагнита первую и вторую катушки индуктивности, при закрытых и открытых, нормально закрытых ключах образуются соответственно параллельный колебательный контур в режиме излучения и последовательный колебательный контур в режиме приема. 4 ил. С

V//////////////7X фиг.1

ъЛ

фиг.1