Сканирующий электромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано в

ультразвуковой дефектоскопии, толщинометрии и других ультразвуковых измерениях.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержащий цилиндрический корпус из электропроводящего материала, размещенные в нем электромагнит с магнитопроводом броневого типа и диэлектрическую пластину с закрепленной по ее внешнему диаметру возбуждающей катушкой, привод, ротор, расположенный в отвер- стии центральной части магнитопровода и имеющий кольцевые контакты и прилегающие к ним контактные щетки..На торцевой части ротора закреплена вторая диэлектрическая пластина с распо- ложенными на ее диаметрально противоположных сторонах двумя плоскими регистрирующими индуктивными катушками, которые соединены с кольцевыми контактами..

В рабочем режиме одновременно с линейными перемещениями контролируемого изделия вращается регистрирующая катушка на роторе. Передача сигнала от регистрирующей катушки к из- мерителю осуществляется через кольцевые контакты и щетки, при этом снижается качество электрического контакта и появляются низкочастотные электрические помехи, что снижает чувстви- тельность контроля.

Известен также электромагнитно- акустический преобразователь, содержащий источник постоянного магнитного поля, трансформатор, первичная обмот- ка которого служит для связи преобразователя с усилительно-генераторным блоком, а вторичная обмотка выполнена в виде витка, при этом виток имеет форму цилиндра с прорезью вдоль образующей и петли из металлического проводника малой толщины. Петля замыкает прорезь и расположена под полюсом источника постоянного магнитного поля.

В указанном ЭМАП активным элементом является петля. Такое конструктивное решение не обеспечивает постоянного зазора между контролируемым изделием и активным элементом, что сни жает чувствительность контроля, особенно это существенно при скоростных режимах контроля.

Наиболее близким к предлагаемому является сканирующий электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, магнит и катушку индуктивности, выполненную в виде соленоида и размещенную в диэлектрическом эластичном основании, которое охватывает замкнутый цилиндрический диэлектрический каркас с заземленными металлическими экранами на торцах. Магнит расположен и жестко закреплен в полости каркаса, а последний закреплен в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси.

В рабочем режиме преобразователь перекатывается по контролируемой поверхности изделия. Через катушку индуктивности пропускают импульс тока, который, протекая через активный ее участок, образованный параллельными отрезками проводников, расположенный между магнитом и поверхностью контролируемого изделия, вызывает у последнего колебания с максимально одинаковой амплитудой. В режиме приема используется обратное явление. Соединение катушки индуктивности с потенциальным проводом кабеля осуществляется с помощью двух подвижных контактов, образованных шариками и подвижными пружинами.

Недостатками сканирующего ЭМАП являются осуществление токосъема подвижными контактами, что снижает чувствительность и достоверность контроля, а также ограничение активной (рабочей) зоны катушки индуктивности, обусловленное конструктивным расположением магнита относительно катушки индуктивности. Использование постоянных магнитов для создания магнитного поля ограничивает область применения данного ЭМАП.

Кроме того, в преобразовании участвует только та часть энергии, которая образована участками витков, находящихся в момент контроля в рабочей зоне преобразователя, остальная часть энергии, образованная участками витков, находящихся вне рабочей зоны, является реактивной и приводит в режиме излучения к перегрузке возбуждающего генератора, а в режиме приема - к появлению наводок.

Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля путем обеспечения беспрерывного акустического контакта и надежного экранирования,

Указанная цель достигается тем, что сканирующий электромагнитно-акустический преобразователь снабжен второй соленоидальной обмоткой, закрепленной на цилиндрическом каркасе, установленном внутри первого каркаса т соосно с ним и жестко закрепленном на оси корпуса, двумя жестко соединенными с корпусом цилиндрическими экранами, первый из которых размещен соосно внутри второго каркаса, а второй экран выполнен со сквозным продольным разрезом и охватывает первую обмотку по .наружной поверхности. Магнитная .система установлена снаружи приемно- |возбуждающего блока и в зоне продольного разреза образует с ним рабочий зазор.

На фиг.1 представлен сканирующий электромагнитно-акустический преобра- зователь; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Преобразователь содержит магнитную систему 1, первую соленоидальную об- мотку 2, размещенную на цилиндрическом каркасе 3, который закреплен на оси 4 корпуса (не показан) с возможностью вращения вокруг своей оси. На торцах каркаса 3 закреплены электро- проводящие экраны 5 в виде шайб. Вторая соленоидальная обмотка 6 расположена на полом каркасе 7, который жестко закреплен на оси 4 и установлен внутри каркаса 3. Два цилиндрических полых электропроводящих экрана 8 и 9 жестко соединены с корпусом преобразователя. Экран 8 размещен соосно внутри каркаса 7, а экран 9 охватывает по наружной поверхности с минимальным зазором 10 вращающуюся обмотку 2. Экран 9 выполнен со сквозной продольной прорезью, расположенной над рабочей зоной преобразователя. Контролируемое изделие 11 размещается в зазоре между вращающейся соленоидальной обмоткой 2 (в зоне прорези экрана 9) и магнитной системой 1 преобразователя.

Сканирующий электромагнитно-акустический преобразователь работает следующим образом.

Контролируемое изделие 11 перемещается в зазоре между соленоидальной обмоткой 2 и магнитной системой 1, при этом по его поверхности перекаты- вается обмотка 2. В режиме излучения от генератора импульсов (не показан) по соленоидальной обмотке 6 протекает

. -

5

0

0

5

ток, наводящий вторичный ток в обмотке 2, который вызывает в контролируемом изделии 11 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с постоянным или импульсным магнитным полем магнитной системы 1 возбуждает в изделии 11 ультразвуковые колебания. В режиме приема участки витков соленоидальной обмотки 2, соприкасающиеся с поверхностью контролируемого изделия 11, воспринимают переменное электромагнитное поле, появляющееся в результате взаимодействия отраженных упругих ультразвуковых колебаний в изделии 11 с магнитным полем магнитной системы 1. Далее ЭДС обмотки 2 трансформируется в обмотку 6 преобразователя и поступает на усилительно-приемный блок (не показан).

Формула изобретения

1. Сканирующий электромагнитно- акустический преобразователь, содержащий магнитную систему, корпус, закрепленный в корпусе приемно-возбуж- дающий блок, включающий соленоидальную обмотку, размещенную на цилиндрическом диэлектрическом каркасе, установленном с возможностью поворота вокруг своей оси, и два электропроводящих экрана в виде шайб, закрепленных на торцах каркаса, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности контроля, он снабжен второй соленоидальной обмоткой, закрепленной на цилиндрическом каркасе, установленном внутри первого каркаса соосно с ним и жестко закрепленном на оси корпуса, двумя жестко соединенными с корпусом цилиндрическими экранами, первый из которых размещен соосно внутри второго каркаса, а второй экран выполнен со сквозным продольным разрезом и охватывает первую обмотку по наружной поверхности.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что магнитная система установлена снаружи при- емно-возбуждающего блока и в зоне продольного разреза образует с ним рабочий зазор.

1

Изобретение касается неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии, толщинометрии и других ультразвуковых измерениях. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля. Преобразователь содержит магнитную систему, корпус, закрепленный-в корпусе приемно-возбуждающий блок, включающий соленоидальную обмотку, размещенную на цилиндрическом диэлектрическом каркасе, установленном с возможностью вращения вокруг своей оси, два электропроводящих экрана в виде шайб, закрепленных на торцах каркаса, а также вторую соленоидальную обмотку, закрепленную на цилиндрическом каркасе, установленном внутри первого каркаса соосно с ним и жестко закреп- 1 ленном на оси корпуса, и два жестко соединенных с корпусом цилиндрических экрана, первый из которых размещен соосно внутри второго каркаса, а второй экран выполнен с.о сквозным продольным разрезом и охватывает первую обмотку по наружной поверхности. Магнитная система установлена снаружи приемно- возбуждающего блока в зоне продольного разреза, образуя с ним рабочий зазор. Вращающаяся обмотка является активным элементом преобразователя, а закрепленная обмотка служит для связи преобразователя с усилительно-генераторным блоком, при этом токосъем осуществляется через неподвижные контакты, что значительно повышает чувствительность контроля. В рабочем режиме преобразователя каждый участок витков вращающейся обмотки в момент контакта с контролируемой поверхностью является рабочим, тем самым обеспечивается беспрерывный по времени акустический контакт, что повышает достоверность контроля, а расположение электропроводящих экранов относительно обмоток устраняет внешние помехи и тем самым повышает достоверность контроля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. СО со 00 tsD

76 /29

A V

wXXXXVXXXXXX VXN.X X

-J

У71

7

Фиг.1

#-/

Фиг. 2.