Устройство для определения характеристик направленности электромагнитноакустического преобразователя Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть ис- пользовзно для ультразвуковой дефектоскопии изделий металлургического производства, и является дополнительным к авт св. N2 1658075

Известное устройство для определения характеристик направленности элечгромаг- нитно-акустического преобразователя содержит эталонный ферромагнитный образец цилиндрическом формы со сферическими и плоским торцами, генератор высокочастотных колебаний, подключенный к катушке индуктивности электромагнитно- акустич ского преобразователя (ЭМАП), установленной па плоском торце образца, ппследовзте н подключенные пьезомре- пбро зогзтель, устзьтвлгг пнй у сфериче- псз -их:юс7; образца, усилитель и н- дикэто ельно включенные термопару, потенциометр, оегулятор тока, индуктор, охватьцзающчи образец у плоского торца, последовательно соединенные вторую термопар/, второй потенциометр и блок управления злектроклэпаном. и водяную рубашку, гидравлически связанную с электроклапэном.

Недостатком данного устройства явля- е(ся невысокая производительность измерений вследствие наличия субъективного фактора в процессе измерений - измерения пооизводятся по точкам с экрана осциллографа, что приводит к невысокой производительности измерений, особенно при повышенных температурах.

Целью изобретения является повыше ние производительности измерений,

Указанная цель достигается тем, что ус- роиствэ для определения характеристик направленности ЭМАП дополнительно снабжено датчиком координаты в виде реохорда, рлехзмич гкм скрепленным с пьезоп- пеобразогателем, и блоком регистрации, выполненными в виде последовательно соединенны, импульсного генератора, к входу которого подключен генератор колебаний аналогового ключа, управляющий вход которого соединен с усилителем, пикового детектора и графопостроителя, второй вход которого подключен к датчику координаты.

Включение в состав устройстза датчика координаты и блока регистрации с перечисленными элементами обеспечивает высокую производительность вследствие исключения субъективного фактора из процесса измерения. Кроме того, бысч рая автоматическая запись результата измерений исключает погрешность за счет возможной, даже очень малой температурной нестабильности плоской обогреваемой поверхности эталонного образца ЭМАП (где происходит возбуждение ультразвука за счет магнитострикции), поскольку при температурных измерениях, особенно вблизи точки Кюри материала образца, продольный ультразвуковой сигнал очень резко зависит от температуры (а в конструкционных стилях сигнал, достаточный для реализации изме

0 рений, существует только в интервале температур 5-7° С в районе точки Кюри).

На фиг. 1 дана блок схема устройства, общий вид; на фиг. 2 - температурная зависимость продольного ультразвукового сиг5 нала в инварном железо-никелевом сплаве 32 НКД, из которого изготовлен эталонный образец.

Устройство содержит эталонный ферро- м-гнитный образец 1 цилиндрической фор0 мы со сферическими и плоским торцами, генератор 2 высокочастотных колебаний, подключенный к кагушке 3 индуктивности ЭМАП, установленной на плоское торце образца 1, последовательно подключенные

5 пьезопоеобразователь 4, установленный у сферической поверхности образца 1, усилитель колебаний 5 и индикатор 6, последова- тельно включенные термопару 7, потенциометр 8, регулчтоп 9 тока и индук0 гор 10, охватывающий образеи 1 у плос кого торца, последовательно соединенные вторую термопару 11, второй потенциометр I и олок 13 управления г. электооклапаном i4 и охватывающую сферический оиец образ5 ца 1 рубашку 15, термопары 7 и 11 установлены соответственно у плоского и сферического торцов образца 1. Kohrpovr руемый ЭМАП включает катушку 3 индук тивности, подключенную к генератору 2, и

0 систему намагничивания в виде полюсов постоянного магнита 1C, установленных вбли з плоского торца образца 1

Дополнительно к перечисленным гпе ментам устройство для определеьи харак.

5 тер -стик иагфавлен ост ЭМАП содержит да-«ик коордичэты 7 а виде реохорда, ус- гянооленный па сферической поверхности запойного образца 1, механически свлзан- Hbs подвижным пьезопрео ра овэтеле)

0 4, Ј также содержит блок регистрации. Элек тр ,еский сигшя с датчика координаты 17, прспорционзгj-ный величине угла приема ультразвука, подвижный контз о по г;т, пэет на Б эд X графопостро телн 18 а на

5 вход Y пос (3дне,о . сгупзетсш a с дэ пакового детекг . а 1° с Ьильгпом, на зучд которого сигнал гюпупяет с iOio eor иыхсаа налогог.о к 20 / ,, его jj b вхо клю 0 сс-е« п ь « j,fl

v i If МН8СКМ/ бЗ( 1 5

цифровой вход - с выходом импульсного генератора 21 (Г5-15), вход которого связан с выходом генератора высокочастотных колебаний 2 (фиг, 1).

Устройство работает следующим обра- зом.

Высокочастотный ток, поступающий от генератора 2 к ЭМАП 3 за счет объемной магнитострикации области парапроцесса материала образца 1, возбуждает упругие продольные волны. Область парапроцесса достигается сильным магнитным полем магнита 16 ЭМАП.

ТермоЭДС с термопары 7 через потенциометр 8 поступает на регулятор 9 цилин- дрического индуктора 10, индуктор 10 нагревает плоский торец образца t до температуры, близкой точке Кюри, что увеличивает эффективность возбуждения в ферромагнитном образце 1 продольных ультразвуковых волн ЭМА-преобразовате- ля.

ТермоЭДС с термопары 11 через потенциометр 12 поступает на блок 13 управления электроклапаном 14, который обеспечивает необходимое количество охлаждающей жидкости, поступающей в рубашку15.Принятыйс пьезопреобразователя .игк после усилителя 5 поступает на вход индикатора 6. Перемещением пьезопреобразователя 4 по сферической поверхности образца 1 опре- деляют зависимость амплитуды сигнала от угла наблюдения.

Принятый с пьезоприемника 4 сигнал после усилителя 5 поступает на вход инди- : агора 6 и На аналоговый аход аналогового ключа 20, на цифровой вход которого от импульсного генератора 21 подается прямоугольный импульс. Вход импульсного ге- нератора 21 соединен с выходом генератора зондирующих импульсов 2.

Принятые сигналы после детектирования пиковым детектором 19с фильтром поступают на вход Y графопостроителя 18.

Одновременно постоянное напряжение,, пропорциональное координате {углу, под которым принят ультразвук), поступает с датчика координаты 17 в виде реохорда, жестко связанного с пьезоприемником 4, на вход X графопостроителя 18. обеспечивая автоматическую запись изотерм характеристик направленности ЭМАП, что позволяет исключить субъективный фактор из процесса измерений, увеличивая производительность измерений.

П р и м е р. В качестве материала эталонного цилиндра использовался инварный железо-никелевый сплав 32 НКД, обладающий хорошими магнитострикционными свойствами как при комнатных, так и при повышенных температурах до относительно низкой точки Кюри ( 190° С), а также конструкционные стали с высокими точками Кюри (760° С).

Исследовались характеристики направленности ЭМАП в виде одиночного провода различных диаметров, а также ЭМАП в виде плоской катушки индуктивности круглой и эллипсоидной формы. В качестве примера на фиг. 2 показана температурная зависимость отношения сигнал/шум в инварном сплаве32 НКД.

Формула з о б р е т е н и ч

Усфойство для определения характеристик направленности электромагнитно-акустического преобразователя по авт. св. N 16581/5, от i м ч а ю щ е е с я тем, , целью позышенич производительности, оно снабжено 1атчиком координаты в виде рес- /орда, механически скрепленным с презол- еобразователем, и блоком регистрации, выполненным в виде последовательно соединенных импульсного генератора, к входу которого подключен генератор высокочастотных колебаний, аналогового ключа, управляющий вход которого соединен с усилителем, пикового детектора и гр&фопо- строителя, згороч вход которого подключен к датчику координаты.

flf) г

,f,G0,8

QB

W

Q

Изобретение относится,к контрольно- измерительной технике и предназначено для определения характеристик направленности электромагнитно-акустического пре14. 13 образователя. Цель изобретения - повышение производительности. Это достигается тем, что устройство, содержащее эталонный ферромагнитный образец 1 цилиндрической формы со сферическим и плоским торцами, . генератор высокочастотных колебаний, предназначенный для подключения к катушке 3 индуктивности контролируемого ЭМА преобразователя, последовательно включенные пьезопреоб- разовэтель 4, установленный на сферическом торце образца, усилитель и индикатор, снабжено датчиком 17 координаты в виде реохорда, механически соединенным с пье- зопреобразователем 4 и блоком регистрации с графопостроителем 18. Один вход последнего соединен с датчиком 17 координаты, а другой вход через пиковый детектор 19 и аналоговый ключ подключен к импульсному генератору 21. 2 ил. 2WB ГО

С

WO200

Фиг. Z

300

4 r