Электромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1976 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится « контрольно-изме.рителыной технике и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнит, индуктивную катушку с равноудаленными одна от другой и электрически ооеднненными секциями, .каждая из «оторых вьшолнена с прямолинейными участками 1. Направления намотки выбраиы из условия противофазности тока в участках. Однако такой преобразователь неравномерно чувствителен по диапазону рабочих частот, та-к как его секции находятся на жестко фиксироваюном расстоянии одна от другой, что делает его чувствительность частотно-зависимой, и при изменении параме пров испытуемых материалов, например толщины листа, о-на ухудщается.

Известен электрома-гнитно - акустический прео:бразо1ватель, содержащий электромагнит и раоположвннук .между его полюсами катушку с равноудаленными друг от друга секциями, причем катушка выполнена в виде рамки с криволинейными пазами, представляющи1ми собой части окружностей, в которых размещены удлиненные стороны секций 2. Рамка выполнена поворотной в плоскости ее расположения. Такое выполнение преобразователя повышает его чувствительность и позволяет возбуждать различные типы нормальных

волн. Однако повышение чувствительности за счет некоторой фокусировки возбуждаемых волн недостаточно для выявления мелких несплошностей, а поворот рамки приводит к появлению нескольких мод возбуждаемых нормальных воли, что в некоторых случаях усложняет применяемую аппаратуру.

Наиболее близким по технической сущ-ности и достигаемому результату к описываемому является элекгромагнитно-акустический преобразователь, содержащий намагничивающие катущки и высокочастотную обмотку, секции которой размещены параллельно и равноудаленно одна от другой с возможностью плавного параллелыного сближения между собой 3. Расстояния между секциями одинаковы и могут изменяться с помощью шарнирно-стержневого устройства. Изменяя расстояние между секциями, можно добиться

синфазности токов в секциях для волн заданной длины, т. е. на заданной частоте при данной длине волны обеспечить максимальную чувствительность и таким образом выделить определенный тип волны.

Однако в таком преобразователе шарнирностержневой механизм не позволяет сближать секции друг к другу настолько близко, чтобы работать в оптимальных условиях на достаточно высокой частоте, например 7-10 мГц.

Максимальному сближению секций препятствуют, во-иервых, размеры шарниров и ширина -стержяей, во-вторых, неразенство их длиН, зависяших от точности (разметки и обработки. Невозможность вплотную .сблизить секции обмотки снижает верхнюю границу диапазона рабочих частот, а следовательно, и чувствительность.

С целью повышения чувствительности путем увеличения ;верхнего нредела рабочих частот предлагаемый электро магнитно-акустический преобразователь снабжен двумя тра.версами с механизмом синхровного новорота их, а секции высокочастотной обмотки натянуты между ними и расположены одна от другой иа расстоянии полуволны нижней границы диапазона рабочих частот ультразвуковых колебаний.

Кроме того, механизм синхронного поворота траверс .выполнен в виде двух ведомых зубчатых колес, на которых жестко: укрепЛ1ены траверсы, и ;входящего с ними в зацепление вбдушего зубчатого колеса, расположенного между ними.

На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь при положении высокочастотной обмотки 1на нижней границе диапазона рабочих частот, общий вид; на фиг. 2 - то же при положении высокочастотной обмотки в промежуточной части диапазона рабочих частот; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3 (вариант крепления :секций высокочастотной обмотки на TipaBepce); на фиг. 5 - сечение по В-В на фиг. 3.

Электромагнитно-акустический преобразователь состоит из двух поворот1ных траверс 1, натянутых между ними секций 2 высокочастотной обмотки, подковообразного ферромагнитного сердечника 3 и закрепленных на нем намагничивающих катущек 4. Траверсы жестко укреплены на валах 5 ведо1мых зубчатых колес 6 и 7, которые оцеплены с ведущим зубчатым колесом 8, а на валу 9 последнего укреплена ручка управления 10. Ведомые зубчатые колеса 6 и 7 и ведущее колесо 8 установлены в подшипниках корпуса ILK корпусу крепится подковообразный ферромагнитный сердечник 3.

На траверсах 1 укреплены выступы 12 из упругого материала, например резины. На этих выступах укреплены (например приклеены) торцы (лобовые части) секций 2 высокочастотной обмотки.

Для удобства размещения и крепления высокочастотной обмотки часть ее секций 2, прилегаЮ1щая к торцам, уложена в пазы-прорези 13, проделанные па траверсах. 1. Удлиненная часть секций 2 высокочастотной обмотки натянута между траверсами и расположена в воздухе.

На фиг. 5 показано сечение, примененное для высокочастотиой обмотки биметаллического провода, на котором обозначены в центре- стальной керн 14, медное покрытие 15-

на периферии и наружная изоляция 16 (шелковая или эмалевая).

Электромагиитно-акустический преобразователь подносят к проверяемому изделию 17. Намагничивающие катушки 4 создают постоянное магнитное поле в проверяемом изделии 17, а высокочастотная обмотка удлиненными частями своих секций 2 возбуждает на его поверхности высокочастотное электромагнитное поле. Оба поля, взаимодействуя между собой, возбуждают в контролируемом изделии упругие колебания. Поворачивая ручку управления 10 и, следовательно, ведущее колесо 8, одновременно поворачивают на угол а и ведомые зубчатые колеса 6 и 7. Укрепленные на валках этих колес травер.сы 1 синхронно поворачиваются иа тот же угол а.

Нри повороте траверс I удлиненные части секций 2 высокочастотной обмотки, соединенные между собой так, что токи в соседних пространственно разнесенных полусекциях протекают со сдвигом на 180 эл. град, сближаются между собой на требуемое расстояние. В пределе это расстояние можно сделать равным нулю, т. е. сблизить удлиненные части секций 2 между собой вплотную. Таким образом, наибольшая частота рабочего диапазона возбуждаемых в проверяемом изделии ультразвуковых колебаний определяется удвоенным диаметром применяемого биметаллического провода, включая толщину изоляционного слоя.

Бескаркасное размещение секций 2 высокочастотной обмотки на траверсах и наличие на последних упругих выступов позволяет вплотную сближать между собой удлиненные части секций, так как упругие выступы предотвращают возможное провисание проводов и при поворотах (при настройке преобразователя на новый типоразмер контролируемого изделия) скрадывают проявление механической неточности в изготовлении деталей преобразователя.

Формула изобретения

1.Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий намагничивающие катущки и высокоч.астотную обмотку, секции которой размещены параллельно и равноудаленно одна от другой с возможностью плавного параллельного сближения между собой, отличающийся тем, что, с цельЮ повыщения чувствительности путем увеличения верхнего предела рабочих частот, он снабжен двумя траверсами с механизмом синхронного поворота их, а секции высокочастотной обмотки натянуты между ними и расположены одна от другой на расстоянии полуволны нижней границы диапазона рабочих частот ультразвуковых колебаний.

2.Преобразователь по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что 1механизм синхронного поворота траверс выполнен в виде двух ведомых зубчатых колес, на «оторых жестко укреллены траверсы, и входящего с «ими в защеплеHoro t Л;: ™ Р- °-°« - ного между ними т т«а™™рГзкс р тГ - ° 1. Авт. св. СССР № 357518М Кт G 29/04 Г972 1 .Л -и5В- СССР АО 375546,М. Кл. G 01N 29/04, 1973. ij/ut, IS/о. ,9 б :™;о/Д -

.

: ±ii±i:;riz:i;iz|r7T t.iii -. - f

В -Б

5

17

.

3 h- /

Фиг.З

W