УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРИЕМА УЛЬТРАЗВУКА Советский патент 1974 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к бесконтактному возбуждению и приему ультразвуковых колебаний и может быть реализовано в ультразвуковой дефектоскопии, толщияометрии, при контроле анецотропии, измерении скорости ультразвука и определении упругих постоянных в изотропных и аницатропных листовых магнитных материалах.

Известно устройство для бесконтактного возбуждения и приема ультразвука теневым способом в листовых магнитных материалах, содержащее электромагниты с концентраторами, расположенными симметрично относительно изделия, блок питания электромагнитов, возбуждающую и приемную катушкн, витки которых расположены в плоскостях, перпендикулярных продолыной оси электромагнитов.

Однако известное устройство обладает рядом существенных недостатков. Невысокая чувствительность за счет взаимодействия части вихревого тока с магнитным полем, невозможность контроля материалов близко у кромок за счет габарита магнитной системы, трудности в перемещении образца относительно электромагнита датчика ввиду притяжения образца ма гнитом, противофазные смещения колебаний в продольной волне для П-образной формы магнита.

Цель изобретения - повышение чувствительности, концентраторы магнитных полей вынолмены одноименными полюсами в виде усеченных прямых конусов, на меньшие основания которых насажены внутренними диаметрамн и жестко закреплены катушки индуктивности в виде плоских колец. Часть витков возбуждающей и приемной катушек рааположена под одноименными полюсам.и.

На фиг. 1 приведена блок-схема, например, измерителя скорости и акустической анизот-ропии, основанного на резонансном методе измерения; на фиг. 2, 3, 4 - устройство для бесконтактного возбуждения и приема

ультразвука.

Схема работает следующим образом. С выхода генератора качающейся частоты / высокочастотные электрические колебания (1-20 мгц) подаются на возбуждающий датчик 2, изготовленный в виде плоской катушки индуктивпости со спиральной намоткой, который располагается в плоскости, параллельной поверхности исследуемого образца 3. Источником магнитного поля являются электромагниты 4, которые подключены к блоку питания 5. С помощью концентраторов 6 в виде усеченного конуса получают определенное магнитное поле в зоне датчиков 2, 7. Внхревые токи, индуцируемые на поверхности образца с помощью датчика 2, взаимодействуют с постоянным магнитным полем электромагнитов и возбуждают в образце УЗ колебания. Достигнув протпвоноложной поверхностн образца, ультразвуковые смещения металла в ма гиитном поле возбуждают вихревые токи, которые наводят переменную э. д. с. в приемном датчике 7, вынолненном аналогично датчику 2. Далее электрические колебания усиливаются широкополосным усилителе;. высакой частоты 8, детектируются детектором 9, усиливаются усилителем низкой частоты 10 п подаются на вертикально-отклоняющие пластины электро,н 1олучевой трубки //. Генератор пилообразиого напряжения 12 обеспечивает дв1ижение луча ЭЛТ по горизонтали синхронно с изменением резонансной частоты ;в ко,нту,ре генератора качающейся частоты, т. е. развертка луча является осью частот генератора качающейся частоты. Частоту резонансных импульсов измеряют частотной меткой, которая вырабатывается с помощью задающего генератора 13, генератора качающейся частоты и смесителя 14. Отсчет частоты задающего генератора осуществляется частотомером 75.

Возбуждение продольных УЗ колебаний, например, в измерителе скорости (фиг. 1), осуществляется по схеме, изоб{раженной на фиг. 2. Концентраторы 6 магнитных полей располагают симметрично относительно образца 3 между противолежащими сторонами витков катущек 2, 7 датчиков, а электромагниты 4 включены TaiK, чтобы концентраторы были бы одноименными полюсами магнитов. В этом случае магнитные силовые линии в магнитном образце отталкиваются, располагаясь параллельно поверхностям образцов. Вихревой ток, наведенный на поверхности образца, взаимодействует с .постоянным магнитньрм полем, и возбуждают ся п родольные УЗ колеба/ния.

Применение, например, в измерителе скорости устройства, изображенного на фиг. 3, когда часть витков возбуждающей 2 и приемной 7 катущек расположены под одноименными полюсами концентраторов 6, приводит к отталкиванию магнитных полей в образце

3 и создает такое раснределение магнитных силовых линлй, которое способствует одновременному возбуждению продольных и сдвиговых зльтразвуковых колебаний. Причем, изменяя величины магнитных полей, можно получать продольные и сдвиговые ультразвуковые колебания с равными амплитудами. В этом случае повышается точность измерения, например, скоростей, упругих модулей, так

как они осуществляются па одной базе.

Использование устройства, изображенного на фиг. 4, например, в измерителе скорости, позволяет возбуждать в исследуемом образце только сдвиговые ультразвуковые колебания.

Блок пита.ния электромагнитов снабжен переключателем, что позволяет получать с помощью электромагнитов одноименные (фиг. 2, 3) и разноименные (фиг. 4) полюса концентраторов магнитных полей в зоне контроля.

Предмет изобретения

1. Устройство для бесконтактного возбуждения и приема ультразвука теневым способом в листовых магнитных материалах, содержащее электромагниты с концентраторами, расположенными симметрично относительно изделия, блок нитания электромагнитов, возбуждающую и приемную катущки, витки которых расположены в плоскостях перпендикулярных продольной оси электро.малНИтов, отличающееся тем, что, с целью

повышения чувствительности при контроле продольными волнами, концеитраторы магнитных полей выполне 1Ы одгюименными полюсами в виде усеченных прямых конусов, на меньшие основания которых насажены

влутренними диаметрами и жестко закреплены катушки индуктивности в виде плоских колец.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности контроля,

часть витков возбуждающей и приемной катушек распололсеиа -под одноименными полюсами концентраторов магнитных нолей.

оооА

о о о ) OJO о о

Фиг 5

Ри.г