Способ настройки электромагнитно-акустического преобразователя Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии электропроводных и ферромагнитных изделий и материалов в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известен способ настройки электромагнитно-акустического преобразователя, реализованный в электромагнитно-зкусти- ческом преобразователе, содержащем высокочастотную катушку, включающий возбуждение импульсов тока с заданной частотой, питающих преобразователь, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов и оценку эффективности электромагнитно-акустического преобразователя.

Недостатком этого способа является то, что операциями способа не предусмотрено согласование параметров преобразователя с аппаратурой и параметрами технологии. Точность его настройки недостаточна.

Известен также способ настройки электромагнитно-акустического дефектоскопа, заключающийся в том, что электромагнитно-акустический преобразователь размещают над стандартным образцом с номинальным зазором, питая преобразователь радиоимпульсами, возбуждают и принимают с его помощью зондирующие ультразвуковые импульсы и устанавливают максимальную условную чувствительность преобразователя подбором частоты заполнения и длительности зондирующих импульсов тока, дополнительно измеряют

резонансные частоты fc и fQ электромагнитно-акустического преобразователя в отсутствие под ним образца и при номинальном зазоре соответственно, увеличивают зазор между преобразователем и образцом на заданную величину, измеряют при этом величину Af изменения резонансной частоты преобразователя, а частоту fp заполнения зондирующих импульсов тока подбирают из условия

fc fp Sf0- Af.

Недостатком этого способа является отсутствие операций согласования преобразователя по параметрам технологии и с аппаратурой,

Кроме того, изменение частоты ультразвуковых импульсов может привести к сни- жению выявляемости дефектов. Эти недостатки подтверждают недостаточную точность настройки преобразователя,

Наиболее близким к предлагаемому является способ настройки электромагнитно-акустического преобразователя, реализованный в электромагнитно-акустическом дефектоскопе, содержащего преобразователь с высокочастотной катушкой и конденсаторами, включающий возбуждение импульсов тока, питающих преобразователь с заданной частотой, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, а также измерение и оценку амплитуды информационного сигнала.

К существенному недостатку известного можно отнести то, что им предусмотрено только согласование преобразователя с частотой питающего его тока. Но изменение емкости конденсаторов приводит также к изменению согласования преобразователя по добротности, волновому сопротивлению и т.д. Это приводит к недостаточной точности настройки преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности настройки электромагнитно- акустического преобразователя.

Для достижения поставленной цели в способе настройки электромагнитно-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, заключающийся в возбуждении импульсов тока, питающих преобразователь, с предварительно заданной частотой заполнения, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, настройку параметров преобразователя, измерение и оценку амплитуды отраженных ультразвуковых импульсов, изменяют индуктивность катушки, возбуждая в ней импульсы тока, и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов и временно фиксируют найденное значение индуктивности, затем изменяют емкость конденсатора преобразователя, возбуждая импульсы

тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, временно фиксируют найденное значение емкости, после чего определяют разность

между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении изменение индуктивности катушки и емкости конденсатора, фиксацию значений и определение разности между двумя последовательными максимальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов проводят последовательно п раз до тех пор, пока разность между двумя последовательно измеренными значениями амплитуд не станет менее величины погрешности измерения амплитуды ультразвукового сигнала, после чего найденные значения индуктивности катушки и емкости конденсатора фиксируют окончательно.

В изобретении предлагается повысить точность настройки преобразователя за счет последовательного приближения значений индуктивности катушки и емкости

конденсаторов к некоторым значениям, дающим в результате хотя бы частичное, но наилучшее для данных условий (например, частоты ультразвуковых колебаний) значение параметров преобразователя. Компромиссное оптимальное значение резонансной частоты преобразователя, его добротности и волнового сопротивления достигается за счет последовательного приближения индуктивности катушки и емкости

конденсаторов к оптимальным значениям путем последовательного изменения индуктивности (за счет изменения зазора между катушкой и изделием, изменением числа витков и их взаимного расположения и т.д.)

и изменения емкости конденсаторов,

Изменения индуктивности катушки и емкости конденсаторов эффективны до тех пор, пока разность между двумя последовательно измеренными максимальными значениями амплитуд сигнала не станет меньше погрешности измерения амплитуды информационных сигналов. Дальнейшее увеличение точности настройки теряет

смысл. При разности между последовательными максимальными значениями измерен- ных амплитуд больше погрешности измерения амплитуды информационного сигнала достаточная точность настройки преобразователя не достигается.

Численное значение индуктивности катушки находить не обязательно. Достаточно при тиражировании преобразователя повторить форму, геометрические размеры, конфигурацию катушки индуктивности при сохранении его конструкции и числа витков катушки, что достигается инструментом, а также идентичности условий настройки и работы при дефектоскопии изделий. При этом точность настройки высокая.

Проведенный анализ предлагаемого способа настройки электромагнитно-акустического преобразователя свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен за счет улучшения сог-ласованности параметров преобразователя с технологическими и аппаратурными параметрами.

По предлагаемому способу перед настройкой электромагнитно-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и связанный с ней минимум один конденсатор, устанавливают в дефектоскопическом стенде в условиях, соответствующих условиям проведения де- фектоскопии. Запитывают его током с частотой заполнения, по величине, соответствующей оптимальной выявляемое™ заданных дефектов, конкретную величину частоты устанавливает нормативно-техни- ческая документация на контроль.

Возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, измеряют и оценивают вели- чину амплитуды информационных сигналов. Измеряют индуктивность высоко- частотной катушки до получения максимальной амплитуды информационного сигнала. Временно фиксируют найденное значение индуктивности катушки. Изменяют емкость до получения максимального значения информационного сигнала. Временно фиксируют найденное значение емкости конденсаторов. Определяют разницу междунайденными максимальными значениями амплитуд информационного сигнала. Если разность положительная и превышает погрешность измерения информационного сигнала, то снова изменяют индуктивность катушки до получения максимального значения амплитуды информационного сигна- ла. Фиксируют найденное значение индуктивности. Измеряют разность между последним измеренным значением максимальной амплитуды информационного сигнала и предыдущим. Если разница положительная и превышает погрешность измерения сигнала, то изменения емкости и индуктивности катушки продолжают выполнять п раз до тех пор, пока разность между двумя последовательно измеренными значениями амплитуд информационного сигнала не станет менее величины погрешности измерения амплитуды сигнала. Найденные значения индуктивности катушки и емкости конденсаторов фиксируют окончательно. Преобразователь настроен с высокой точностью.

При переходе на контроль других изделий или использовании другого дефектоскопа необходимо выполнить перечисленные операции способа-сначала.

Реализовать способ возможно с помощью аппаратуры, содержащей генератор радиоимпульсов тока, питающий электромагнитно-акустический преобразователь. Преобразователь устанавливают в дефектоскопическом стенде, снабженным настроечным образцом. Прием и оценку амплитуды информационного сигнала можно осуществлять с помощью серийного дефектоскопа. Измерения индуктивности катушки и емкости конденсаторов целесообразно осуществлять с помощью серийных приборов.

Так, например, при выполнении исследований качества рельсов для возбуждения в преобразователе радиоимпульсов тока используют генератор аппаратуры УМАР-1. Измерения, обработку информации выполняют с помощью серийного дефектоскопа УД-10УА. Добротность преобразователя оценивают с помощью прибора Х1-48, индуктивность Е7-11, емкость Р589,

При настройке преобразователя на образце с отверстием 2,5 мм по известному способу отношение полезный сигнал-шум достигает 12 дБ при индуктивности 5,1 х хЮ Гн и емкости 1,5 10 9 Ф преобразователя в то время, как при настройке по предлагаемому способу на 15% больше, т.е. 14 дБ, при индуктивности 5,6 -10 Гн и емкости 1 Ф.

Таким образом, при использовании аппаратуры УМАР-1 для дефектоскопии рельсов с зазором между преобразователем и рельсом, равным 5 мм, установленная оптимальная индуктивность катушки 5,6 , а емкость 1-10 Ф. При этом частота ультразвуковых колебаний 1,9 МГц, что соответствует требованиям методики на проведение контроля.

Как показали данные опытной проверки, в результате использования предлагаемогоспособанастройкиэлектромагнитно-акустического преобразователя удается повысить точность настройки. Оценку эффективности способа проводят по величине отношения амплитуд полезного сигнала и шума. В результате применения предлагаемого способа эта величина достигает 14 дБ, в то время, как при использовании известного способа 12 дБ, т.е. точность настройки повышена не менее чем на 15%, что позволяет в свою очередь уменьшить ложную браковку рельсов примерно на 15%.

Формула изобретения Способ настройки электромагнитно- акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, заключающийся в возбуждении импульсов тока, питающих преобразователь, с предварительно заданной частотой заполнения, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, настройку параметров преобразователя, измерение и оценку амплитуды отраженных ультразвуковых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, изменяют индуктивность катушки, возбуждая в ней импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов и временно фиксируют

0

5

0

5

найденное значение индуктивности, затем изменяют емкость конденсатора преобразователя, возбуждая в катушке импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, временно фиксируют найденное значение емкости, после чего определяют разность между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении изменение индуктивности катушки и емкости конденсатора, фиксацию значений и оп- ределение разности между двумя последовательными максимальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов проводят последовательно п раз до тех пор, пока разность между двумя последовательно измеренными значениями амплитуд не станет менее величины погрешности измерения амплитуды ультразвукового сигнала, после чего найденные значения индуктивности катушки и емкости конденсатора фиксируют окончательно.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения - повышение точности настройки - достигается за счет того, что при настройке электромагнитJ но-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, изменяют индуктивность катушки преобразователя, возбуждая в ней импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов, затем изменяют емкость конденсатора, возбуждая в катушке импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, определяют разность между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении перечисленные операции повторяют до тех пор, пока разность не станет меньше величины погрешностиизмеренияамплитуды ультразвукового сигнала, после чего фиксируют найденные значения индуктивности и емкости.