Электромагнитно-акустический преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Известен электром а гннтно-акустический (ЭМА) преобразователь, предназначенный для контроля цилиндрических изделий, состоящий из магнитной системы и высокочастотной катущки, размещенной м.ежду полюсами, выполненной в виде нескольких кольцевых витков (секций), соединенных последовательно 1.

Недостатком такого преобразователя является невозможность работы в щироком диапазоне частот, так как секции катушки находятся на фиксированном расстоянии одна от другой, что не позволяет осуществлять согласование геометрического щага катушки преобразователя с длиной акустической волны.

Известен также ЭМА преобразователь, содержащий подковообразный магнит и расположенную между его полюсами высокочастотную индукционную катущку, механизм синхронного поворота траверс, между которыми натянуты секции катушки, в результате чего таг между ними может меняться 2.

Такой преобразователь позво,,тяет осуществлять согласование своей геометрии с длиной волны в достаточно широком диапазоне частот, однако, из-за того, что его витки принципиально не могут быть сделаны изогнутыми, он оказывается неэффективным при контроле изделий с криволинейной поверхностью.

С целью повышения чувствительности при контроле изделий с криволинейной поверхностью в предлагаемом ЭМА преобразователе каркас катущки выполнен из упругого гофрированного материала, причем ребра каркаса повторяют форму поверхности контролируемого изделия и на них закреплены витки катушки.

На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь для случая возбуждения и приема волн, распространяющихся вдоль периметра цилиндрического изделия; на фиг. 2 - тот же преобразователь, вид снизу (со стороны изделия); на фиг. 3 - витки катушки, закрепленные на ребрах каркаса.

На ребрах каркаса 1 закреплены витки 2 высокочастотной катушки, расположенные вблизи контролируемого изделия 3. Сквозь отверстия 4 в гофрах каркаса проходят изогнутые направляющие 5, а сквозь отверстия 6 - изогнутый винт 7. Концы винта 7 и направляющих 5 жестко укреплены в бащмаке 8, изготовленном из неферромагнитного материала. Направляющие 5 и винт 7 имеют общий центр кривизны с поверхностью изделия 3. На финт 7 насажены гайки 9. К кареткам 10 крепятся плоские концы каркаса 1. Гайки 9 могут свободно вращаться относительно кареток 10. Последние имеют отверстие, сквозь которое с больщим радиальным зазором проходят винт 7, и два отверстия, через которые с минимальным радиальным зазором проходят направляющие 5. Гайки 9 размещены в окнах кареток 10 с малым осевым зазором.

Закрепление витков 2 катущки на ребрах каркаса 1 осуществляется с помощью изоляционной ленты 11 (см. фиг. 3) или путем приклейки. Ширина резьбовой части гаек 9 выбирается такой, чтобы кривизна винта не сказывалась на легкости их вращения. Каркас I размещен между полюсами подковообразного электромагнита 12.

Показанная на фиг. 1 конструкция в наибольщей степени пригодна для выявления продольных дефектов. При выявлении поперечных дефектов в цилиндрических изделиях преобразователь должен быть развернут таким образом, чтобы винт 7 и направляющие 5 были параллельны оси изделия. В этом случае эти детали выполняются прямолинейными, а ребрам каркаса 1 и виткам 2 придается форма, повторяющая форму поверхности изделия 3. Каркас 1 может быть изготовлен из электроизоляционного материала или же из тонкой (0,2- 0,3 мм) стальной пружинной ленты (например, марки 65 Г).

Возбуждение ультразвука в изделии 3 осуществляется за счет взаимодействия вихревых токов, наведенных в изделии витками 2 при протекании через них высокочастотного тока генератора с постоянным магнитным полем созданным электромагнитом 12. При приеме в витках 2 наводится приемная ЭДС, возникающая вследствие акустических колебаний металла изделия в

постоянном поле. При изменении толщины изделия или переходе на другую рабочую частоту меняется фазовая скорость возбуждаемых колебаний и, следовательно, длина волны. При этом происходит рассогласование шага витков катущки с длиной акустической волны, и эффективность возбуждения и приема падает.

Для компенсации рассогласования вращаются гайки 9, которые, перемещаясь вдоль винта 7, увлекают за собой каретки 10.

Вследствие этого гофрированный каркас сжимается или разжимается и соответственно меняется расстояние между витками. Таким образом осуществляется установка требуемого шага витков катущки.

Предлагаемая конструкция позволяет

всегда работать в условиях согласования длины волны с щагом преобразователя и, следовательно, иметь наибольшую эффективность возбуждения и приема, что обеспечи вает повышение чувствительности при

контроле изделий с криволинейной поверхностью. Минимальное расстояние, на которое можно сблизить витки, определяется толщиной .материала каркаса и практически может быть сделано весьма малым. Это

создает возможность расширения частотного диапазона в область более высоких частот, что также способствует повышению чувствительности контроля.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустическии преобразователь, содержащий подковообразный электромагнит и расположенную между его полюсами высокочастотную катушку, витки которой выполнены с переменным шагом. отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле изделий с криволинейной поверхностью, каркас катушки выполнен из упругого гофрированного материала, ребра каркаса повторяют форму

поверхности контролируемого изделия и на них закреплены витки катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 410306, кл. G 01 N 29/04. 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 532048, кл. G 01 N 29/04, 1974.