Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля Советский патент 1991 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может найти применение в металлургической промышленности для автоматизированного контроля в качестве металлопродукции.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет использования для контроля двух ипов волн - продольных и сдвиговых.

На фиг. 1 показан электромагнитно-акустический преобразователь на объекте контроля; на фиг. 2 - высокочастотная катушка индуктивности; на фиг. 3 - схема расположения волновых векторов ультразвуковых волн в объекте контроля; на фиг. 4 - схема сигналов при работе преобразователя по эхо-методу,

Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля

содержит постоянный магнит с Ш-образ- ным магнитопроводом 1 и высокочастотную катушку 2, выполненную восьмеркообразной с параллельными рабочими участками 3, 4, 5 витков. Участки 4 витков, образующие перемычку катушки, расположенные на торце среднего стержня 6 магнитопровода 1, а участки 3, 5 витков расположены в межполюсных промежутках магнитопровода 1. При этом плотность укладки участков 4 витков больше плотности укладки участков 3, 5 витков,

Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля работает следующим образом.

Участки 3,5 витков катушки индуктивности создают в объекте 7 контроля вихревые токи И, которые, взаимодействуя с тангенциальным поляризующим магнитным поХ|

О

ю ю ю ел

лем, возбуждают продольные упругие смещения Ue в направлении qe под углом 90°-$ к поверхности.

Вихревые токи la , возбуждаемые в контролируемом изделии под полюсом элект- ромагнмта, вызывают в изделии упругие сдвиговые смещения Ut, перемещение которых происходит в направлении qt нормали к поверхности объекта 7 контроля.

При контроле эхо-методом и ислользо- ваиии преобразователя в качестве обратимого зондирующие импульсы в обоих участках катушек вызывают вихревые токи, которые, взаимодействуя с поляризующим полем, создают продольные и сдвиг овые уп- ругие волны, распространяющиеся в объекте контроля. При наличии дефекта имеем два импульса Di, D2, которые сдвинуты один относительно другого во времени, а донные импульсы при выполнении условия

d

Cehn

(D

CtfL накладываются

где d - расстояние между витками участков 3, 5;

Се, Ct - скорость продольных и поперечных объемных упругих волн в материале контролируемого изделия;

f - частота возбуждаемых упругих ультразвуковых колебаний;

п - постоянная, определяемая условиями контроля,

h - толщина контролируемого изделия;

L - расстояние между центрами участков 3-4 и 4-5.

В результате повышается достовер ность контроля, так как упругие волны отражаются от дефекта при падении на него под разными углами Кроме того, наличие двух сигналов от дефекта позволяет идентифицировать его форму и оценить размеры.

Расположение участков 4 витков катушек индуктивности в нормальных, а участков 3, 5 витков в тангенциальных постоянных поляризующих магнитных полях позволяет одновременно возбуждать сдвиговые и продольные объемные упругие ультразвуковые волны. Сдвиговые волны распространяются по нормали к поверхно- сти объекта контроля, а продольные - под углом Это позволяет получить эхо-сигналы от сдвиговых и продольных объемных волн. Расстояние d между витками на участках 3 и 5 выбрано из следующих соображений- разность А хода продольных волн отучастков 3 и 5 витков катушки индуктивности в направлении, составляющим углом в с нормалью к поверхности объекта контроля, определяется соотношением

Д d sin в(2)

Для того, чтобы продольные волны от витков пассивного участка катушки индуктивности складывались в направлении, составляющем угол в с нормалью к поверхности, необходимо выполнение следующего условия: KA 2jrn,

гдеК

2я Г

(3)

- волновое число;

А - длина упругой волны, Учитывая, что Я -г-

из соотношений

d

(4)

(2) и (3), получим Сеп fslnfl1

Приравнивая время прохождения сдвиговой волны по толщине h контролируемого изделия к времени прохождения продольной волны вдоль направления, составляющего угол в с нормалью к поверхности объекта контроля, получим

пL(с,

Ct fsirT0Ce } (Ь

Подставляя sin в из соотношения (5) в соотношение (4), получим выражение (1)

н - Ce2hn

° CtfL

Это условие обеспечивает равенство врем.ен прихода сигналов продольной и поперечной объемных волн от донной поверхности изделия.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий постоянный магнит с Ш-образным магнитопроводом и высокочастотную катушку, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, высокочастотная катушка выполнена восьмеркообразной с параллельными рабочими участками витков, участки витков, образующие перемычку катушки, расположены на торце среднего стержня магнитопровода, параллельные им участки витков - в соответствующих межполюсных промежутках магнитопровода, а плотность укладки участков витков, расположенных на торце среднего стержня магнитопровода, больше плотности укладки участков витков, расположенных в межполюсных промежутках.

Ґ

/

® оо

g а ее

4

оо

оо

© ©

;

ее

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий электромагнитно-акустическим методом. Цель изобретения - повышение достоверности контроля - достигается благодаря тому, что в электромагнитно-акустическом и высокочастотную катушку, последняя выполнена восьмеркообразной с параллельными рабочими участками витков, из которых участки, образующие перемычку, расположены на торце среднего стержня магнитопровода, а параллельные им участки - в соответствующих межполюсных промежутках 4 ил

/

4

и

.л

17

г

ц

t «t Ъ

Фиг.1

Фм.2

-J

Фив.4