Вибромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии материалов и изделий в любой отрасли машиностроения.

Известен сканирующий вибромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, внутри которого размещены магнит, основание из эластичного диэлектрического материала, имеющего твердость по Шору 70-76° с залитым в него индуктивным элементом, выполненным в виде высокочастотной плоской катушки, и прижимной

механизм, а снаружи установлен сепаратор с подвижными опорами в виде шариков 1. Недостатком этого вибромагнитно-акустического преобразователя является ограниченная область применения, так как он обладает сравнительно малым коэффициентом преобразования, из-за чего мал диапазон контролируемых неметаллических материалов по толщине и по акустическим свойствам, а именно невозможно контролировать неметаллы с большим затуханием УЗ К, т. е. область применения его ограничена. Низкий коэффициент преобразования у

преобразователя-аналога обусловлен конструктивным решением, а именно, выполнением магнита в виде стержня.

Известен сканирующий вибромагнит- ноакустический преобразователь, содержащий корпус, магнит и индуктивный элемент, размещенный в диэлектрическом эластичном основании и выполненный в виде соленоида, охватывающего замкнутый цилиндрический, диэлектрический каркас с металлическими торцами-экранами, установленный с возможностью вращения на оси в корпусе, а магнит расположен в полости каркаса и разноименными полюсами обращен к рабочей поверхности преобразователя 2.

Данный преобразователь обладает значительно лучшими техническими характеристиками по сравнению с приведенными преобразователями-аналогами. Однако в ряде случаев необходимо осуществлять контроль материала в труднодоступных местах, например возле вертикальных стенок или других выступающих участков поверхности. Преобразователь-аналог в силу своих конструктивных особенностей для этого неприемлем, так как оставляет неконтролируемый участок шириной, равной радиусу индуктивного элемента - соленоида, который составляет несколько десятков мили- метров. Поэтому область его применения ограничена.,

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является вибро- электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем магнитную систему, кольцевое основание из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катушкой индуктивности и поджимной механизм, а также закрепленный на внешней поверхности корпуса сепаратор с подвижными опорами в виде шариков 3.

Данный преобразователь обеспечивает плоский фронт возбуждаемой волны, но также обладает низким коэффициентом преобразования, так как использует горизонтальную составляющую поля постоянного магнита, которая составляет около 40% общего поля, создаваемого магнитной системой, что является недостатком преобразователя.

Целью изобретения является повышение чувствительности, что достигается за счет обеспечения более высокого коэффициента преобразования магнитного поля и улучшения отношения сигнал/шум.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь, общий вид.

Преобразователь содержит корпус 1, размещенные в нем магнитную состему (на чертеже не показана), кольцевое основание 2 из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катушкой 3 индук- тивности, поджимной механизм 4, закрепленный на внешней поверхности корпуса 1 сепаратор 5 с подвижными опорами 6 в виде шариков, магнитная система

0 выполнена в виде концентрически расположенных цилиндрического полого магнита 7 и стержневого 8 магнита, ориентированных одноименными полюсами в противоположные

5 стороны, ферромагнитных пластин 9 и 10, соединяющих торцы магнитов 7 и 8, размещенной в зазоре между магнитами 7 и 8 вставки 11 из диэлектрического материала, один тореЦ которой, обращенный к пласти0 не 9, соединяющей нерабочие торцы магнитов 7 и 8, в сечении имеет треугольную форму, а кольцевое основание 2 закреплено в кольцевом зазоре магнитов 7 и 8 со стороны рабочих торцов. Ферромагнитная пла5 стина 10 выполнена с отверстием в центре, в котором расположено основание 2 с катушкой 3 индуктивности, в центре которого также установлена ферромагнитная пластина 12. Исследуемый материал обозначен по0 зицией 13.

Преобразователь работает следующим образом.

При возбуждении УЗ-колебаний через катушку 3 индуктивности пропускают им5 пульс тока. Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 3 индуктивности, взаимодействуя с полем магнитной системы, вызывает механические колебания катушки 3, которые передаются благодаря хорошему

0 акустическому контакту из основания 2 в исследуемый материал 13. Возбуждаемые УЗ-колебания наряду с контролируемым материалом распространяются в материале диэлектрической вставки 11. Доходя до ее

5 верхнего торца, выполненного наклонно, и отражаясь под углом к вертикали, мно очис- ленно переотражаясь от боковых граней вставки 11, практически полностью затухают и не вносят погрешности в возбуждае0 мое УЗ-колебание.

При работе преобразователя в качестве приемного происходит обратное явление, а именно упругие колебания за счет хорошего акустического контакта между основанием

5 2 и поверхностью контролируемого изделия 13 с небольшими потерями проходят в материал основания 2 и заставляют катушку 3 индуктивности совершать механические колебания в поле магнитной системы. В катушке 3 индуктивности колеблющейся в

постоянном магнитном поле, наводится ЭДС с частотой, равной частоте прошедших упругих колебаний, амплитудой и длительностью, пропорциональными амплитуде и длительности упругих колебаний. Процесс затухания колебаний, прошедших через основание 2 и катушку 3 во вставку 11 аналогичен процессу затухания при возбуждении колебаний.

Формула изобретения Вибромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем магнитную систему, кольцевое основание из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катушкой индуктивности и поджимной механизм, а также закрепленный на внешней поверх0

5

ности корпуса сепаратор с подвижными опорами в виде шариков, отличающий с я тем, что, с целью повышения чувствительности, магнитная система выполнена в виде концентрически расположенных полого цилиндрического и стержневого магнитов, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны, ферромагнитных пластин, соединяющих торцы магнитов, и размещенной в зазоре между магнитами вставки из диэлектрического материала, один торец которой, обра- щенный к пластине, соединяющей нерабочие торцы магнитов, в сечении имеет треугольную форму, а кольцевое основание закреплено в кольцевом зазоре магнитов со стороны рабочих горцев.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть ис. пользовано для дефектоскопии материалов и изделий. Целью изобретения является повышение чувствительности, что достигается за счет увеличения коэффициента преобразования магнитного поля и разрешающей способности преобразователя. В данном преобразователе магнитная система выполнена в виде цилиндрического полого 7 и стержневого 8 магнитов, расположенных концентрично и обращенных одноименными полюсами в противоположные стороны, между которыми установлена вставка 11 из диэлектрического материала. Нерабочие торцы магнитов 7 и 8 закрыты ферромагнитной пластиной 9, а рабочие торцы - ферромагнитной пластиной 10 с отверстием в центре, в котором расположена катушка 3 индуктивности, в центре которого установлена также ферромагнитная пластина 12. Такая конструкция преобразователя позволила повысить коэффициент поебразоеания магнитного поля и повысить чувствительность. 1 ил. Ё

Ю