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

Изобретение относится к неразрушаю- щему контролю материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий.

Известны преобразователи для контроля изделий, осуществляющие бесконтактный ввод и прием упругих волн.

Преобразователь состоит из катушки возбуждения и магнита. При протекании тока в катушке в материале изделия наводятся вихревые токи, взаимодействующие с магнитным полем. В результате этого взаимодействия возникают силы, которые являются источниками упругих волн, которые, возвращаясь к поверхности изделия, находящейся в магнитном поле, возбуждают ЭДС в катушке преобразователя.

Недостатком этих преобразователей является их низкая чувствительность, так как они не позволяют одновременно использовать максимальную мощность генератора при возбуждении ультразвука и энергию, наводимую в преобразователе при приеме упругих волн.

Поскольку усилитель дефектоскопа обладает высоким входным сопротивлением, имеется возможность путем увеличения числа витков катушки преобразователя значительно повысить уровень сигнала. Однако получающееся при этом значение индуктивности оказывается слишком большим с точки зрения оптимальной работы генератора, имеющего низкий выходной импеданс. Таким образом, оптимизация параметров катушки преобразователя с. точки зрения приема нарушает ее согласование с генератором.

Кроме того, дополнительные потери сигнала происходит в цепях, защищающих входной каскад усилителя от воздействия напряжения зондирующего импульса. Так как величина напряжения зондирующего

4

ГО

импульса имеет порядок единиц киловольт, то усилитель не успевает прийти в исходное состояние к приходу первого отраженного импульса при контроле изделий небольшой толщины.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, использующ й согласующий трансформатор в виде тонкостенных электропроводящих колец. Он содержит осесимметричный магнит, размещенную на его центральном стержне высокочастотную катушку и индуктор в виде двух расположенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих конец, разрезы которых соединены электропроводящим пластинами, осуществляющими о ьваническую связь между кольцами таким образом, что токи в них ,|ротекЈ,ит а протииоположных направлениях.

Данный преобразователь надежен в работе, однако при указанной конструкции использование поступающей в него энергии электромагнитного поля не является оптимальным из-за трудности одновременного согласования с усилителем и генератором дефектоскопа. В результате недостатком такого преобразователя является низкая эффективность возбуждения упругих волн следовательно, низкая чувствительность.

Цель изобретения - повышение чувствительности электромагнит но-акустическо- го преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь выполнен в виде двух пло- ских- пиральных катушек, соединенных по- следорательно-всгречно и размещенных соосно внутри индуктора, представляющего собой два расположенных в параллельныхплоскостяхсоосныхэлектропроводящих кольца с гальванической связью между ними.

При подаче на преобразователь электрического сигнала токи в кольцах протекают в одинаковых направлениях, поэтому ЭДС, наводимые токами ч катушках, взаимно уничтожаются и ла вхид усилителя электрический сигнал не поступает, что сокращает электронную мертвую зону.

При приеме упругих волн токи в кольцах протекаю1 в противоположных направлениях , э результате ЭДС, наводимые токами в катушках суммируются.

Генератор оказывается нагружен на низкоомную нагрузку, а на усилитель подается сигнал с высокоомных катушек В результате повышается эффективность регистрации ультразвуковых волн.

На фиг. 1 представлена функциональная схема прегбразователя во взаимодействии с генератором и усилителем электрических сигналов; на фиг. 2 - преобразователь, вид в плане; на фиг. 3 - индикатор при возбуждении упругих волн; на фиг, 4 -схема

соединения высокочастотных катушек при возбуждении упругих волн; на фиг. 5- индуктор при приеме упругих волн; на фиг, 6 - схема соединения высокочастотных катушек при приеме упругих волн,

0 Электромагнитно-акустический преобразователь (фиг, 1) содержит генератор 1, усилитель 2, разрезные электропроводящие кольца 3 и 4, соединенные с выходом генератора 1, и высокочастотные катушки 5 и 6,

5 соединенные последовательно-встречно и подключеннче к выходу усилителя 2

Преобразователь работает следующим образом.

Электрические сигналы с генератора 1

0 погтупают на электропроводящие кольца 3 и 4. При протекании тока в них на повеохно- сш изделия индуцируются вихревые токи. Последние, взаимодействуя с магнитным полем (источник магнитного поля не пока5 зан), вызывают упругие напряжения, являющиеся источниками упругих волн. Токи в кольцах протекают в одинаковых направлениях, поэтому наводимые при в катушках ЭДС возбуждаются навстречу одна

0 другой и компенсируются, При регистрации упругих волн смещения проводящих частиц изделия в магнитном поле вызывают появление электромагнитного поля, ко трое наводит ЭДС в нижнем кольце индуктора. В

5 результате в нихнем кольце возникает гск, который замыкается через верхнее КОР -.цо Токи а этих кольцах протекают Р противоположных направлениях, и наводимая в катушках ЭДС суммируется, На вхпд

0 усилителя поступает ЭДС, равная сумме ЭДС, наводимых в каждой катушке.

Повышение эффективности возбухде- ния упругих волн определяли эксг еримен- тальио. Из медной фольги толщиной 3 мм

5 изготовляли два ПЛОГКИУ разрезных кольца наружным диамет -ом 45 и внутренним диа- ка (ром 15 мм, разрезы которых с помощью г лики соединяли электропроводящими пла стиксми, изготовленными чз той жи фольги

0 Высокочастотние катушки вы полня аи в виде плоской cnfозли, изготовленной из провода МГТФ диаметром 0,07 мм Число витков подбипали экспериментРЛЬНО таким образом, чтобы резонансная «bcicif, Ььп

5 2,5 МГц.

Кольца соединяли с выходом грзт ра электрических сигчзтов. з лу, пол- глючали к входу усилит - сер:/п юго дефектоскопа типа ДУК-66, г лою- рпго на 1юдались донные г1 1алы

Установлено что амплитуда, зарегистрированная с помощью предложенного преобразователя электрических сигналов, превышала амплитуду сигналов преобразователя, выбранного в качестве прототипа, на 30%. Компенсация наводок зондирующего импульса позволила выявить второй донный сигнал при контроле стальной пластины толщиной 2 мм, что свидетельствует о повышении чувствительности предлагаемого электронно-акустического преобразователя.

Формул а изо бретени я Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий магнит, размещенные в его поле высокочастотную катушку индуктивности и индуктор, выполненный в виде двух параллельных соосных

0

электропроводящих колец со сквозным радиальным разрезом каждое и электропроводящих перемычек, соединяющих разрезы колец, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет увеличения эффективности возбуждения упругих волн, он снабжен второй высокочастотной катушкой индуктивности, соединенной последовательно-встречно с первой, обе катушки размещены параллельно-соосно между кольцами индуктора, электропроводящие перемычки являются входом преобразователя и предназначены для соединения с генератором, а вторые концы катушек индуктивности являются выходом преобразователя и предназначены для соединения с усилителем измерительного блока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Цель изобретения - повышение чувствительности за счет увеличения эффективности возбуждения упругих волн. Это достигается тем, что электромагнитно- акустический преобразователь, содержащий магнит, размещенные в его поле высокочастотную катушку и индуктор в виде двух параллельных электропроводящих колец с радиальными разрезами, соединенными электропроводящими перемычками, снабжен второй высокочастотной катушкой, соединенной последовательно-встречно с первой, обе катушки размещены параллель- но-соосно между кольцами индуктора, пере- мычки которого предназначены для соединения с генератором, а вторые концы высокочастотных катушек предназначены для подключения к усилителю измерительного блока.6 ил.

/

S

/

/

6/ фа. / Vi

/

Фаг. 2

л

г

OUUE

Фаг.З

фае. Ј

фаг. 4

фаг. 6