RU191906U1 - Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой - Google Patents
Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбойInfo
- Publication number
- RU191906U1 RU191906U1 RU2019116438U RU2019116438U RU191906U1 RU 191906 U1 RU191906 U1 RU 191906U1 RU 2019116438 U RU2019116438 U RU 2019116438U RU 2019116438 U RU2019116438 U RU 2019116438U RU 191906 U1 RU191906 U1 RU 191906U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical
- inductor
- thread
- magnetizing element
- amplifier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой содержит совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь, включающий в себя узел подмагничивания, выполненный в виде кольцевого намагничивающего элемента, и индуктивный контур в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности, расположенной внутри намагничивающего элемента и подключенной к генератору зондирующих импульсов, при этом катушка индуктивности уложена на цилиндрический каркас, представляющий собой ответную часть для цилиндрического объекта с резьбой, которая обеспечивает расположение витков индуктора строго над гребнем резьбы; к электромагнитно-акустическому преобразователю подключен усилитель, выход которого соединен с измерительным входом регистратора, снабженного узлом обработки сигналов, в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия, дополненного анализатором спектра. Технический результат: повышение чувствительности прибора. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Полезная модель относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использована для выявления дефектов типа нарушения сплошности металла цилиндрических изделий, а также нарушения сплошности и отклонения в геометрии профиля резьбы.
Из уровня техники известно устройство и способ неразрушающего контроля резьбы бурильных труб (Коротеев М.Ю., Соломенчук П.В. Неразрушающий контроль резьбы бурильных труб [Электронный ресурс] // Бурение и нефть. 2014. №04 URL: https://burneft.ru/archive/ issues/2014-04/10 (Дата обращения 21.05.2019), основанное на использовании вихретокового метода контроля с использованием тангенциального вихретокового преобразователя с обмотками, повторяющими форму впадины резьбы.
Недостатками известного устройства являются:
- невозможность выявления внутренних дефектов в деталях с резьбой;
- сложность контроля геометрии профиля резьбы;
- невозможность контроля объектов малых диаметров и с малыми размерами профиля резьбы в связи с невозможностью миниатюризации вихретоковых преобразователей;
- влияние на результаты локальных изменений магнитных и электрических свойств объекта контроля.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признано устройство, реализующее эхоимпульсный метод контроля цилиндрических изделий с использованием бесконтактных электромагнитно-акустических (ЭМА) преобразователей (RU 130082U1, МПК G01N 29/04, опубл. 10.07.2013). Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий содержит систему подмагничивания, совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь с индуктивным контуром, соединенным с генератором зондирующих импульсов, усилитель, соединенный с регистратором, и схему обработки сигналов. Система подмагничивания выполнена в виде кольцевого намагничивающего элемента на основе постоянных магнитов или электромагнитов, индуктивный контур преобразователя - в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности, расположенной внутри намагничивающего элемента, а схема обработки сигналов соединена с регистратором и выполнена в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия и/или измерителя времени прихода многократных переотражений по диаметру изделия.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- недостаточная чувствительность электромагнитно-акустического преобразователя при возбуждении (приеме) волны на резьбовой поверхности;
- неравномерность возбуждения (приема) акустических волн на резьбовой поверхности, что снижает достоверность и воспроизводимость результатов контроля.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение чувствительности прибора.
Указанная задача решена тем, что устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой содержит совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь, включающий в себя узел подмагничивания, выполненный в виде кольцевого намагничивающего элемента на основе постоянных магнитов или электромагнитов, и индуктивный контур в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности, расположенной внутри намагничивающего элемента и подключенной к генератору зондирующих импульсов. Отличает прибор от известных аналогов то, что катушка индуктивности уложена на цилиндрический каркас, представляющий собой ответную часть для цилиндрического объекта с резьбой, которая обеспечивает расположение витков индуктора строго над гребнем резьбы. К электромагнитно-акустическому преобразователю подключен усилитель, выход которого соединен с измерительным входом регистратора, снабженного узлом обработки сигналов в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия, дополненного анализатором спектра.
Технический результат, обеспечиваемый раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков прибора, состоит в следующем. Расположение витков индуктора строго над гребнем резьбы за счет укладки катушки индуктивности на цилиндрический каркас, представляющий собой для цилиндрического объекта с резьбой ответную часть, обеспечивает повышение чувствительности прибора, что объясняется максимальной концентрацией вихревых токов, наводимых индуктором, и максимальной концентрацией магнитного поля, формируемого узлом подмагничивания в вершине гребня резьбы. Повышение чувствительности также обеспечивается применением усилителя и регистратора, снабженного узлом обработки сигналов и анализатором спектра.
Конструкция прибора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 приведена схема ЭМА-преобразователя; на фиг. 3 показаны результаты моделирования распределения вихревых токов на изделии с резьбой; на фиг. 4 приведены результаты моделирования распределения магнитного поля, формируемого узлом подмагничивания; на фиг. 5 приведена осциллограмма, полученная на изделии с резьбой в бездефектной области; на фиг. 6 приведена осциллограмма, полученная на изделии с резьбой в области с дефектом; на фиг. 7 показан дефект типа нарушения сплошности профиля резьбы; на фиг. 8 приведен спектр осциллограмм, полученных на изделии с резьбой в бездефектной области и в области с дефектом.
Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой имеет следующую конструкцию.
Его основой является совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь 1, внутри намагничивающего элемента которого расположен индуктивный контур в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности 2, уложенной на цилиндрический каркас 3 и подключенной к генератору зондирующих импульсов 4. К электромагнитно-акустическому преобразователю подключен усилитель 5, выполненный, например, на основе операционного усилителя, выход которого соединен с измерительным входом 6 регистратора 7, снабженного узлом обработки сигналов в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия, дополненного анализатором спектра.
Регистратор может быть выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, построенное, например, на архитектуре STM8, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART. При этом к входу аналого-цифрового преобразователя подключен измерительный вход 6 регистратора 7, к первому порту ввода-вывода подключена кнопочная клавиатура, ко второму порту ввода-вывода подключен блок индикации (на фигурах условно не показаны), третий порт ввода-вывода через силовой выход 8, выполненный на основе транзисторных ключей, подключен к управляющему входу генератора зондирующих импульсов 4, а выход универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART может быть подключен к персональному компьютеру посредством интерфейса RS-232.
Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой работает следующим образом.
Первоначально прибор закрепляют на объекте контроля 9. Электрический импульс с генератора зондирующих импульсов 4 подают на совмещенный электромагнитно-акустический (ЭМА) преобразователь 1, излучающий поперечную акустическую волну. При этом в случае если к генератору 4 подключен силовой выход 8, форма и частота импульсов могут быть заданы программно непосредственно самим регистратором 7. Преимущественное излучение поперечной волны обеспечивается за счет ориентации поля подмагничивания по отношению к направлению вихревых токов за счет электродинамического механизма. Импульсы акустической волны, многократно переотраженной на профиле резьбы и по диаметру изделия регистрируются тем же ЭМА-преобразователем 1, с выхода которого сигналы поступают на усилитель 5 и далее на измерительный вход 6 регистратора 7. Узел обработки сигналов и анализатор спектра могут быть реализованы аппаратно-программным способом, например, на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ и выполняемой микропроцессорным ядром микроконтроллера. Упомянутые узлы выполняют обработку сигналов, а их результаты могут быть отображены с помощью блока индикации, сохранены в электрически перепрограммируемой памяти EEPROM или переданы для дальнейшей обработки на персональный компьютер, который для этой цели предварительной подключают к универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику USART посредством интерфейса RS-232.
Результатом измерений являются осциллограммы серий импульсов многократных переотражений импульсов акустической волны на профиле резьбы и по диаметру изделия (фиг. 5 и 6). Каждый импульс на осциллограмме формируется в результате суперпозиции волн, излученных каждой точкой гребня резьбы и принятых радиально противоположной точкой и далее многократно переотраженных.
Благодаря отсутствию потерь на границе преобразователь-объект контроля за счет использования бесконтактного ЭМА-преобразователя и возможности подстройки частоты генератора зондирующих импульсов, обеспечивается возможность получения серий многократных отражений в изделии, что позволяет существенно повысить чувствительность контроля. При отсутствии в объекте контроля дефектов, амплитуда импульсов многократных переотражений плавно уменьшается по огибающей вследствие расхождения по закону цилиндрической волны и затухания за счет поглощения и рассеяния. Наличие в объекте контроля внутренних дефектов, а также дефектов, вызванных нарушением сплошности и отклонениями в геометрии профиля резьбы (фиг. 7], ведут к дополнительному резкому ослаблению серии многократных отражений волны (фиг. 6) вследствие отражения и трансформации поперечной волны на внутренних дефектах, уменьшения эффективности ЭМА-преобразования и искажении процесса реверберации на дефектах резьбы. При этом существенно изменяется спектральный состав серии импульсов многократных отражений (поз. 10 на фиг. 8 - дефект; поз. 11 на фиг. 8 - нет дефекта). Изменение амплитуд и смещение основных спектральных составляющих является дополнительным информативным параметром, позволяющим повысить чувствительность и достоверность результатов контроля.
Выявление дефектов по длине изделия осуществляется вращением объекта контроля 9 относительно ЭМА-преобразователя 1, или вращением ЭМА-преобразователя относительно объекта контроля, что обеспечивает их продольное взаимное перемещение.
Таким образом, рассмотренные выше особенности предлагаемого устройства обеспечивают повышение чувствительности прибора и возможность осуществления выборочного неразрушающего контроля цилиндрических изделий с резьбой. При этом кроме упомянутого выше технического результата, за счет расположения витков индуктора строго над гребнем резьбы, также повышается воспроизводимость результатов контроля, а выполнение регистратора на основе микроконтроллера и дополнение схемы обработки принятых акустических сигналов анализатором спектра позволяет повысить достоверность измерений.
Claims (5)
1. Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой, содержащее совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь, включающий в себя узел подмагничивания, выполненный в виде кольцевого намагничивающего элемента, и индуктивный контур в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности, расположенной внутри намагничивающего элемента и подключенной к генератору зондирующих импульсов, отличающееся тем, что катушка индуктивности уложена на цилиндрический каркас, представляющий собой ответную часть для цилиндрического объекта с резьбой, которая обеспечивает расположение витков индуктора строго над гребнем резьбы; к электромагнитно-акустическому преобразователю подключен усилитель, выход которого соединен с измерительным входом регистратора, снабженного узлом обработки сигналов в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия, дополненного анализатором спектра.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевой намагничивающий элемент выполнен на основе постоянных магнитов.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевой намагничивающий элемент выполнен на основе постоянных электромагнитов.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что усилитель выполнен на основе операционного усилителя.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что регистратор выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116438U RU191906U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116438U RU191906U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU191906U1 true RU191906U1 (ru) | 2019-08-28 |
Family
ID=67852021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019116438U RU191906U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU191906U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2134255A (en) * | 1983-01-13 | 1984-08-08 | Ivano Frankovsk I Nefti Gaza | Method and apparatus for ultrasonic examination of taper pipe threads |
| JPH01235848A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-20 | Kawasaki Steel Corp | 管の継手部のねじの超音波探傷方法およびその装置 |
| SU1748044A1 (ru) * | 1990-03-23 | 1992-07-15 | Специальное конструкторско-технологическое бюро "Недра" | Устройство дл ультразвуковой дефектоскопии резьбовых соединений труб |
| SU1792530A3 (ru) * | 1991-03-29 | 1993-01-30 | Haучho-Пpoизboдctbehhaя Фиpma "Зohд" | Cпocoб ульtpaзbуkoboгo kohtpoля kohичeckиx peзьбobыx coeдиhehий c упophыmи уctупamи |
| RU2394234C1 (ru) * | 2006-09-21 | 2010-07-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Способ ультразвуковой дефектоскопии резьбового соединения труб или трубок |
| RU130082U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий |
-
2019
- 2019-05-28 RU RU2019116438U patent/RU191906U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2134255A (en) * | 1983-01-13 | 1984-08-08 | Ivano Frankovsk I Nefti Gaza | Method and apparatus for ultrasonic examination of taper pipe threads |
| JPH01235848A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-20 | Kawasaki Steel Corp | 管の継手部のねじの超音波探傷方法およびその装置 |
| SU1748044A1 (ru) * | 1990-03-23 | 1992-07-15 | Специальное конструкторско-технологическое бюро "Недра" | Устройство дл ультразвуковой дефектоскопии резьбовых соединений труб |
| SU1792530A3 (ru) * | 1991-03-29 | 1993-01-30 | Haучho-Пpoизboдctbehhaя Фиpma "Зohд" | Cпocoб ульtpaзbуkoboгo kohtpoля kohичeckиx peзьбobыx coeдиhehий c упophыmи уctупamи |
| RU2394234C1 (ru) * | 2006-09-21 | 2010-07-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Способ ультразвуковой дефектоскопии резьбового соединения труб или трубок |
| RU130082U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Edwards et al. | Dual EMAT and PEC non-contact probe: applications to defect testing | |
| CN108802185B (zh) | 基于脉冲涡流与电磁超声的金属材料缺陷检测传感器 | |
| CN205861255U (zh) | 基于巴克豪森效应的铁磁材料应力检测装置 | |
| Dutton et al. | A new magnetic configuration for a small in-plane electromagnetic acoustic transducer applied to laser-ultrasound measurements: Modelling and validation | |
| Huang et al. | New technologies in electromagnetic non-destructive testing | |
| CN102661995B (zh) | 一种电磁超声与漏磁复合的检测方法 | |
| CN106442711B (zh) | 基于涡流反射与透射的无损检测方法 | |
| CN104792875B (zh) | 基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统及检测方法 | |
| CN108956762A (zh) | 一种管用柔性电磁超声导波传感器及检测方法 | |
| CN101893603A (zh) | 钻具螺纹装置及裂纹检测方法 | |
| Shi et al. | Interaction of circumferential SH0 guided wave with circumferential cracks in pipelines | |
| CN109737899A (zh) | 一种金属材料裂纹型缺陷深度测量装置和方法 | |
| CN109444270A (zh) | 一种电磁超声与脉冲涡流复合检测传感器 | |
| CN104165923A (zh) | 金属线材/管材无损探伤装置 | |
| Huang et al. | Electromagnetic ultrasonic guided waves | |
| CN109060206A (zh) | 一种铁磁性材料应力测量装置和方法 | |
| Tu et al. | An external through type RA-EMAT for steel pipe inspection | |
| CN111351453B (zh) | 一种基于电磁超声波的智能测厚装置 | |
| CN104655656B (zh) | 基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置 | |
| Huang et al. | Defect detection and identification of point-focusing shear-horizontal EMAT for plate inspection | |
| CN103744004A (zh) | 变压器/电抗器局部放电在线监测方法及其监测系统 | |
| Song et al. | A composite approach of electromagnetic acoustic transducer and eddy current for inner and outer corrosion defects detection | |
| RU191906U1 (ru) | Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий с резьбой | |
| CN107991393B (zh) | 一种双频电磁超声检测系统 | |
| CN104126117A (zh) | 涡流探伤方法以及装置 |