Устройство для электромагнитно-акустического контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N29/24 

1

(21)4915733/28

(22)13.03.90

(46) 30.12.92 Бюл. цр 48

(71)Украинский научно-исследовательский институт металлов, Кузнецкий металлургический комбинат им. В„И Ленина

(72)Г.М.Сучков, С.В.Чабан, В.В.Гарь- кавый, Ю.А.Катасонов, А.В.Малахов, В.В.Шелгачев и В.В.Шишкин

(56)Авторское свидетельство СССР W 1426225, кл: G 01 N 29/04, 1986.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

(57)Изобретение относится к дефектоскопии изделий. С целью повышения точ2ности определения местонахождения дефектов и достоверности контроля в устройстве, содержащем п лежащих в одной плоскости сопряженных участками катут шек индуктивности, нормально разомкнутых ключей, соединяющих концы соответствующих катушек, и (п-И)-й ключ, соединяющий второй конец n-ой катушки с землей, и два конденсотора, внут- рилежащие участки n-й катушки последовательно сопряжены с внутрилежащи- ми участками остальных катушек. При этом все катушки расположены так, что сопрягаемые участки при открытых ключах включены электрически встречно., а несопрягаемые участки - электрически согласно 3 ил.

Изобретение относится к области анализа качества материалов с помощью ультразвука, в частности обнаружения локальных дефектов, и предназначено для использования преимущественно е металлургии, а также машиностроении и судостроении,

, Известен электромагнмтно-акусти- ческий дефектоскоп, содержащий генератор, усилитель и рреобразователь, включающий катушку индуктивности в виде жгута из изолированных проводников. Дефектоскоп снабжен нормально закрытыми ключами, число которых вдвое, превышает число проводников, и конденсаторами по числу проводников., последние с одного конца присоединены че-:; рез ключи к выходу генератора, с дру- ;

того конца катушки также через ключи - к земле, а каждый из конденсаторов включен между двумя соседними проводниками таким образом, что они вместе образуют последовательно согласную по магнитному потоку цепь, связанную своим началом со входом усилителя, а концом - с землей. При этом дефектоскопе установлены конденсаторы такой емкости, при которой выполняется условие настройки преобразователя в резонанс на частоту сигнала как при замкнутых, так и при разомкнутых ключах. ,

Недостатком описанного аналога является то, -что при контроле не обеспечивается точность определения мест тонахождения малоразмерных дефектов.,

N1

ю о ю

Известен также электромагнитно- акустический преобразователь, содержащий плоскую высокочастотную катушку и расположенный с одной ее стороны электромагнит. Преобразоватедь снабжен плоской металлической пластиной, расположенной с другой (рабочей) стороны высокрчастотной катушки и ус- тановлрнйой с, возможностью перемещения параллельно плоскости высокочастотной . - 1 i

Недостатком этого аналога является низкая до1Гтов ё рность Контроля, как следствие существенного искажения диаграммы направленности ультразвуковых tволн в изделие, а также недостаточная точность определния координат залегания малоразмерных дефектов,,

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа электро- магнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий полюсный магнитный наконечник, связанную с корпусом плоскую катушку индуктивности, состоящую из секций с рабочими и не рабочими участками из двух жгутов с п жилами изолированных проводников, выполненных в виде рамок, п первых и п вторых электронных ключей, и конденсаторы. Одни концы жил первого жгута объединены и являются входом преобразователя, вторые концы жил первого жгута подключены к входам соответствующих первых ключей, одни концы жил второго жгута подключены соответственно ко вторым входам первых ключей, а другие концы соответственно через вторые ключи - к земле.

Преобразователь снабжен третим жгутом, идентичным второму, одни концы жил которого объединены соответственно с первыми концами второго жгута, второй конец его первой -жилы через конденсатор соединен с . землей, вторые концы п-1 -жил третьего жгута соединены с соответствующими концами п-х жил второго жгута, а конец посп ледней жилы второго «гута является выходом преобразователя, вход которого и земля соединены посредством второго конденсатора, а рамки, образованные каждым из трех -жгутов, сопряжены между собой попарно.

К существенным недостаткам прототипа можно отнести недостаточную томность определения местонахождения ма

0

0

5

g

30

лоразмерных дефектов, выявляемость и достоверность контроля.

Целью изобретения является повышение точности определения местонахождения дефектов и достоверности контроля.

Для достижения указанной цели в устройстве для электромагнитно-акустического контроля, внутрилежащие участки n-й катушки последовательно сопряжены с внутрилежащими участками остальных катушек, при этом все катушки расположены так, что сопрягаемые участки при открытых ключах включены электрически встречно, а несопрягаемые участки - электрически согласно.

На фиг.1 дана принципиальная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - мгновенное направление токов в катушке индуктивности; на фйг,3 - два возможных расположения катушек индуктивности относительно полюса магнита и изделия.

Заявляемое устройство для электромагнитно-акустического контроля содержит размещенные в заземленном корпусе 1 полюсный наконечник (на фиг. 1,2 и 3 не показан), вход 2 и выход 3, конденсаторы 4,5, нормально закрытые ключи 6-10, катушку 11 индуктивности, состоящую из плоских катушек 12-15 в вяде прямоугольных рамок из изолированных проводников.

Внутрилежащие участки 16-23 катушек 12-15 последовательно сопряжены, причем, сопрягаемые участки 16-23 при открытых ключах 6-10 включены электрически встречно. Несопрягаемыми участками 24-31 катушки 12-15 последовательно образуют замкнутую по пе- реферии линию и включены при открытых ключах 6-10 электрически согласно. . Подключены катушки 12-14 одними концами к корпусу 1, другими через ключи 6-8 к входу устройства, катушка 15 одним концом к выхрду устройства 3 и через ключ 10 к корпусу 1, а другим через ключ 9 к выходу 2 и через конденсатор 5 к корпусу V. Конденсатор 4 подключен между корпусом 1 и входом 2.

Кроме того, величины емкостей конденсаторов таковы, что выполняется условие настройки устройства в резонанс на частоту сигнала генератора (на фиг.1,2 м 3 не показан) замкнутых,так и яри разомкнутых ключах. Ключи могут представлять собой,

35

40

50

55

517849096

например, два диода, включенных встре - по амплитуде, чем у заявляемого уст- чно-параллельно. ройства целесообразно намотку секций

катушки индуктивности выполнить жгуВ процессе работы при возбуждении упругих колебаний в изделии высокочастотные радиоимпульсы тока поступают на вход 2 и замыкают ключи 6-10. Образуется параллельный колебательный контур из конденсаторов 4,5 и катушек 12-15 катушки индуктивности 11 В сопрягаемых участках 16-23 катушек токи взаимнопротивоположны по направ- лению и последовательно совпадают по направлению на несопрягаемых 24-31 : участках, В следствии этого в зоне изделия, расположенной под замкнутой по переферии катушки индуктивности 11 линией (участки 24-31) происходит возбуждение мощного вихревого контура

тами из изолированных проводников 5 (К - число проводников в жгуте).

Как показали данные опытных испы- IQ таний в результате использования заявляемого устройства в составе макета ультразвукового контроля удалось повысить точность определения местонахождения малоразмерных дефектов и 15 достоверность контроля по сравнению с известными устройствами. При этом катушки 12-15 наматывались в виде одинаковых прямоугольных рамок из изо лированных проводников диаметром С, 1 тока. В этой области изделия с помои 20 мм и содержали по 30 витков каждая, щью полюсного наконечника создается Емкость конденсаторов 4 и 5 соответст постоянное магнитное поле. Взаимодей- венно составила ЗбОО и 910 пф. В ка- ствие переменного в ихревого электрр- честве электронных ключей 6-10 исполь магнитного поля и постоянного магнит- зовались встречно-параллельно вклю- ного поля приводит к возбуждению упру- 25 ченные диоды 2Д 510 А. Устройство гих колебаний. На сопрягаемых 16-23 располагалось плоскостью катушки ин участках вследствие встречного направ- дуктивности параллельно над изделием ления токов происходит компенсация {квадратной заготовкой сечением 160 магнитной компоненты поля, и в зоне мм) на расстоянии 3 мм. изделия под этими участками возбуж- 30

дение- ультразвуковых колебаний не про- Формула изобретения исходит. ,

После прохождения зондирующего импульса ключи 6-10 размыкаются и при

Устройство для электромагнитно- ч - акустического контроля, содержащее- п

приеме за счет эффекта обратного элек- ,„. лежащих в одной плоскости и сопряжен

тромагнитно-акустического преобразования в проводниках катушек 12-15 наводится ЭДС. ЭДС, наводимая на катушке 15,поступает на выход 3 и далее на усилитель. Усилитель и другие ройства (на фиг.1,2 и 3 не показаны) обрабатывают принимаемые импульсы и производят оценку качества зоны издеп лия находящейся под несопрягаемым участком 25 катушки 15.

Повышение точности определения местонахождения малоразмерных дефек- тое и как следствие достоверности контроля достигается за счет возбуждения зондирующих ультразвуковых импульсов по достаточно протяженному контуру и регистрации их на локальном участке с максимально однородным распределён нием упругого поля

35

ных участками катушек индуктивности.

п+1 нормально разомкнутых ключей, из которых п связывают одноименные кон цы соответствующих катушек с входом

40 Устройства, а (п+1)-й ключ включен между вторым концом n-й катушки, служащим выходом устройства, и землей, и два конденсатора., один из которых связывает вход с землей, а второй 45 начало n-й катушки с землей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения местонахождения дефекта и достоверности контроля, внутрилежащие участки п-й

5о катушки последовательно сопряжены с внутрилежащими учасками остальных катушек, при этом все катушки расположены так, что сопрягаемые участки при открытых ключах включены электрически

Для получения на выходе устройства gg встречно, а несопрягаемые участки импульса ЭДС, который в К раз большевключены электрически согласно.

тами из изолированных проводников 5 (К - число проводников в жгуте).

Устройство для электромагнитно- ч - акустического контроля, содержащее- п

,„. лежащих в одной плоскости и сопряжен

35

ных участками катушек индуктивности.

+1 нормально разомкнутых ключей, из которых п связывают одноименные кон цы соответствующих катушек с входом

Устройства, а (п+1)-й ключ включен между вторым концом n-й катушки, служащим выходом устройства, и землей, и два конденсатора., один из которых связывает вход с землей, а второй начало n-й катушки с землей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения местонахождения дефекта и достоверности контроля, внутрилежащие участки п-й

катушки последовательно сопряжены с внутрилежащими учасками остальных катушек, при этом все катушки располоены так, что сопрягаемые участки при открытых ключах включены электрически

встречно, а несопрягаемые участки включены электрически согласно.

/#Ј7

Физ.2

Я7

/

2ff

77777777777777

Фиг.З