RU226169U1 - Two-channel electromagnetic-acoustic module - Google Patents

Two-channel electromagnetic-acoustic module Download PDF

Info

Publication number
RU226169U1
RU226169U1 RU2024104893U RU2024104893U RU226169U1 RU 226169 U1 RU226169 U1 RU 226169U1 RU 2024104893 U RU2024104893 U RU 2024104893U RU 2024104893 U RU2024104893 U RU 2024104893U RU 226169 U1 RU226169 U1 RU 226169U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
amplifier
ema
generator
converter
Prior art date
Application number
RU2024104893U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Анатолиевич Седелев
Андрей Александрович Кадров
Дмитрий Анатольевич Макарычев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭНТЭ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭНТЭ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭНТЭ"
Application granted granted Critical
Publication of RU226169U1 publication Critical patent/RU226169U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля, в частности к устройствам для проведения ультразвуковой дефектоскопии, и может быть использована в составе роботизированных диагностических комплексов. Двухканальный электромагнитно-акустический модуль состоит из двух помещенных в единый корпус однотипных измерительных каналов для подключения ЭМА-преобразователей, каждый из измерительных каналов содержит последовательно соединенные друг с другом элементы: генератор высоковольтный, аналого-цифровой преобразователь, усилитель и компенсационный блок, причем оба канала имеют общие контроллер и блок выборки хранения, каждый компенсационный блок включает в себя трансформатор, компенсационную катушку, диоды, вход для подключения генератора, вход для подключения усилителя и входы для подключения ЭМА-преобразователя, при этом оба генератора построены на скоростных биполярных транзисторах. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении технических характеристик устройства. The utility model relates to the field of non-destructive testing, in particular to devices for ultrasonic flaw detection, and can be used as part of robotic diagnostic complexes. The two-channel electromagnetic-acoustic module consists of two measuring channels of the same type placed in a single housing for connecting EMA transducers, each of the measuring channels contains elements connected in series with each other: a high-voltage generator, an analog-to-digital converter, an amplifier and a compensation unit, and both channels have common controller and storage sampling unit, each compensation unit includes a transformer, compensation coil, diodes, an input for connecting a generator, an input for connecting an amplifier and inputs for connecting an EMA converter, while both generators are built on high-speed bipolar transistors. The technical result of the claimed utility model is to improve the technical characteristics of the device.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля, в частности к устройствам для проведения ультразвуковой дефектоскопии, и может быть использована в составе роботизированных диагностических комплексов.The utility model relates to the field of non-destructive testing, in particular to devices for ultrasonic flaw detection, and can be used as part of robotic diagnostic complexes.

Известно электромагнитно-акустическое устройство, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, источник питания генератора, генератор зондирующих импульсов, выполненный на разряднике, электромагнитно-акустический преобразователь, приемный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, арифметическо-логический блок, индикатор, источник питания аналоговых схем блоков устройства и объект диагностики, при этом второй, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя, арифметическо-логического блока и индикатора, пятый выход синхронизатора соединен с входом источника питания аналоговых схем, а вход синхронизатора связан с вторым выходом генератора, причем в устройство введены измеритель зазора и схема установки частоты, при этом вход схемы установки частоты соединен с выходом измерителя зазора, а выход схемы установки частоты - с вторым входом генератора зондирующих импульсов (патент на изобретение RU 2315295, МПК G01N 29/04, 2 G01B 17/02, 14.09.2006 г., Бюл. №2, 20.01.2008 г.). Недостатками известного устройства являются низкая скорость его работы, связанная с использованием генератора зондирующего импульса, выполненного на разряднике, а также наличие только одного измерительного канала, ограничивающего область для контроля.An electromagnetic-acoustic device is known, containing a series-connected synchronizer, a generator power supply, a probe pulse generator made on a spark gap, an electromagnetic-acoustic converter, a receiving amplifier, an analog-to-digital converter, an arithmetic-logical unit, an indicator, a power supply for the analog circuits of the device blocks and diagnostic object, while the second, third and fourth outputs of the synchronizer are connected to the second inputs of the analog-to-digital converter, arithmetic-logical unit and indicator, the fifth output of the synchronizer is connected to the input of the power supply of analog circuits, and the input of the synchronizer is connected to the second output of the generator, and in The device contains a gap meter and a frequency setting circuit, while the input of the frequency setting circuit is connected to the output of the gap meter, and the output of the frequency setting circuit is connected to the second input of the probing pulse generator (invention patent RU 2315295, IPC G01N 29/04, 2 G01B 17/ 02, 09/14/2006, Bulletin. No. 2, 01/20/2008). The disadvantages of the known device are the low speed of its operation, associated with the use of a probing pulse generator made on a spark gap, as well as the presence of only one measuring channel, limiting the area for monitoring.

Известно устройство для электромагнитного акустического (ЭМА) контроля качества металлов и сплавов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих высокочастотных (в/ч) импульсов, включающего индуктор с подмагничивающим электромагнитом и предварительный усилитель, выход которого подключен к приемному тракту «мокрого» дефектоскопа или толщимера, при этом в нем применен блок n генераторов зондирующих в/ч импульсов и многоэлементный индуктор, каждый из которых состоит из генераторной и двух приемных обмоток, расположенных друг под другом, намотка которых выполнена из секций с одинаковым или противоположным направлением намотки, соответствующим знакам фазы в/ч, зондирующего импульса, дифференциальные усилители, включенные между соответствующими приемными обмотками каждого индуктора и входом предварительного усилителя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), когерентный накопитель сигналов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), блок задания режимов и выбора параметров в/ч импульсов, включеный между вторым входом когерентного накопителя сигналов и синхронизатором, арифметически-логическое устройство, последовательно соединенное со вторым блоком ЦАП и включенное между третьим входом когерентного накопителя сигналов и соответствующими входами предварительного усилителя, и кварцевый генератор, подключенный к четвертому входу когерентного накопителя сигналов (патент на полезную модель RU 54198, МПК G01N 29/00, 07.09.2005 г., Бюл. №16, 10.06.2006 г.). Недостатками известной полезной модели являются:A device is known for electromagnetic acoustic (EMA) quality control of metals and alloys, containing a series-connected synchronizer, a generator of probing high-frequency (HF) pulses, including an inductor with a bias electromagnet and a pre-amplifier, the output of which is connected to the receiving path of a “wet” flaw detector or thickness gauge , while it uses a block of n generators of probing RF pulses and a multi-element inductor, each of which consists of a generator and two receiving windings located under each other, the winding of which is made of sections with the same or opposite winding direction, corresponding to the signs of the phase in /h, probing pulse, differential amplifiers connected between the corresponding receiving windings of each inductor and the input of the pre-amplifier, analog-to-digital converter (ADC), coherent signal storage, first digital-to-analog converter (DAC), unit for setting modes and selecting parameters of rf pulses , connected between the second input of the coherent signal accumulator and the synchronizer, an arithmetic-logical device connected in series with the second DAC block and connected between the third input of the coherent signal accumulator and the corresponding inputs of the pre-amplifier, and a quartz oscillator connected to the fourth input of the coherent signal accumulator (patent for utility model RU 54198, IPC G01N 29/00, 09/07/2005, Bull. No. 16, 06/10/2006). The disadvantages of the known utility model are:

сложность изготовления многоэлементного индуктора, приводящая к увеличению себестоимости оборудования;the complexity of manufacturing a multi-element inductor, leading to an increase in the cost of equipment;

низкая скорость работы устройства, обусловленная использованием только с одного ЭМА-преобразователя;low speed of the device due to the use of only one EMA converter;

большой размер мертвой зоны, которая ограничивает область контроля, из-за отсутствия в устройстве компенсационного блока, уменьшающего эффект прохождения генератора на вход приемника.the large size of the dead zone, which limits the control area, due to the absence of a compensation unit in the device, which reduces the effect of the generator passing to the receiver input.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении технических характеристик устройства.The technical result of the claimed utility model is to improve the technical characteristics of the device.

Указанный технический результат достигается за счет того, что двухканальный электромагнитно-акустический модуль состоит из двух помещенных в единый корпус однотипных измерительных каналов для подключения ЭМА-преобразователей, каждый из измерительных каналов содержит последовательно соединенные друг с другом элементы: генератор высоковольтный, аналого-цифровой преобразователь, усилитель и компенсационный блок, причем оба канала имеют общие контроллер и блок выборки хранения, каждый компенсационный блок включает в себя трансформатор, компенсационную катушку, диоды, вход для подключения генератора, вход для подключения усилителя и входы для подключения ЭМА-преобразователя, при этом оба генератора построены на скоростных биполярных транзисторах.The specified technical result is achieved due to the fact that the two-channel electromagnetic-acoustic module consists of two measuring channels of the same type placed in a single housing for connecting EMA transducers, each of the measuring channels contains elements connected in series with each other: a high-voltage generator, an analog-to-digital converter, an amplifier and a compensation block, both channels having a common controller and a storage sample block, each compensation block includes a transformer, a compensation coil, diodes, an input for connecting a generator, an input for connecting an amplifier and inputs for connecting an EMA converter, both generators built on high-speed bipolar transistors.

Параллельно расположенные два быстродействующих генератора и два усилителя, рассчитанные на работу одновременно с двумя ЭМА-преобразователями, в разы увеличивают скорость работы устройства, уменьшая время, необходимое для проведения полной диагностики объекта контроля. Благодаря взаимодействию одного общего контроллера сразу с двумя ЭМА-преобразователями производительность устройства увеличивается по меньшей мере в два раза по сравнению с аналогами. Компенсационные блоки позволяют значительно снизить эффект прохождения генератора на вход усилителя и тем самым уменьшить мертвую зону устройства, расширяя контролируемую область объекта контроля. Уменьшение мертвой зоны позволяет расширить область объекта, доступную для контроля, что позволяет выявлять дефекты в тех местах, которые недоступны другим аналогичным устройствам.Two parallel high-speed generators and two amplifiers, designed to operate simultaneously with two EMA converters, significantly increase the operating speed of the device, reducing the time required to carry out a complete diagnosis of the test object. Thanks to the interaction of one common controller with two EMA converters at once, the performance of the device increases at least twice compared to analogues. Compensation blocks can significantly reduce the effect of the generator passing to the amplifier input and thereby reduce the dead zone of the device, expanding the controlled area of the monitored object. Reducing the dead zone allows you to expand the area of the object available for inspection, which allows you to detect defects in places that are inaccessible to other similar devices.

Заявляемая полезная модель проиллюстрирована схематически The claimed utility model is illustrated schematically

на фиг. 1, 2 схематически представлен компенсационный блок с использованием следующих обозначений:in fig. 1, 2 schematically shows the compensation block using the following notation:

1, 13 - генератор высоковольтный;1, 13 - high-voltage generator;

2 - контроллер Ethernet;2 - Ethernet controller;

3 - контроллер;3 - controller;

4, 9 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);4, 9 - analog-to-digital converter (ADC);

5, 10 - усилитель;5, 10 - amplifier;

6, 11 - компенсационный блок;6, 11 - compensation block;

7, 12 - ЭМА-преобразователь;7, 12 - EMA converter;

8 - блок выборки хранения;8 - storage sampling block;

14 - вход для подключения генератора;14 - input for connecting a generator;

15, 16, 21, 22 - диод;15, 16, 21, 22 - diode;

17 - компенсационная катушка;17 - compensation coil;

18, 23 - вход для подключения ЭМА-преобразователя;18, 23 - input for connecting an EMA converter;

19 - вход для подключения усилителя;19 - input for connecting an amplifier;

20 - трансформатор.20 - transformer.

Двухканальный электромагнитно-акустический модуль состоит из двух помещенных в единый корпус однотипных измерительных каналов, каждый из которых включает, соответственно, последовательно соединенные друг с другом генератор высоковольтный 1 и 13, АЦП 4 и 9, усилитель 5 и 10, компенсационные блоки 6 и 11. Снаружи к модулю с помощью кабеля подключаются ЭМА-преобразователи 7 и 12, которые устанавливаются на поверхности объекта контроля. Ethernet контроллер 2 используется для приема и передачи информации по шине Ethernet, что позволяет обмениваться данными между модулем и другими устройствами, например, персональным компьютером или планшетом.The two-channel electromagnetic-acoustic module consists of two identical measuring channels placed in a single housing, each of which includes, respectively, a high-voltage generator 1 and 13, an ADC 4 and 9, an amplifier 5 and 10, and compensation blocks 6 and 11 connected in series with each other. From the outside, EMA converters 7 and 12 are connected to the module using a cable, which are installed on the surface of the test object. Ethernet controller 2 is used to receive and transmit information via the Ethernet bus, which allows you to exchange data between the module and other devices, for example, a personal computer or tablet.

Двухканальный электромагнитно-акустический модуль функционирует следующим образом. The two-channel electromagnetic-acoustic module operates as follows.

ЭМА-преобразователи 7 и 12 располагают на поверхности объекта контроля. Управляющие сигналы от компьютера или планшета на запуск измерений через шину Ethernet попадают в контроллер 3, управляющий всей работой модуля. Контроллер 3 формирует управляющие сигналы для генераторов высоковольтных 1 и 13. В ответ на эти управляющие сигналы генераторы высоковольтные 1 и 13 формируют высоковольтные импульсы, которые через компенсационные блоки 6 и 11 попадают на ЭМА-преобразователи 7 и 12, соответственно. Высоковольтные импульсы с помощью ЭМА-преобразователей 7 и 12 формируют в объекте контроля акустические волны. При наличии дефектов на поверхности объекта контроля часть этих волн возвращается в область расположения ЭМА-преобразователей 7 и 12 и формирует в них электрические импульсы. Указанные импульсы, проходя через компенсационные блоки 6 и 11, попадают на усилители 5 и 10, соответственно. Усиленные сигналы оцифровываются с помощью АЦП 4 и 9 и блока выборки хранения 8. Оцифрованные данные попадают в контроллер 3, где происходит их обработка и принимается решение о наличии или отсутствии дефекта, например, по амплитудному критерию, т.е. если сигнал по амплитуде выше некоторого заданного заранее порога, то дефект есть, а если такое превышение порога отсутствует, то дефекта нет. Результат измерений вместе с информацией о наличии или отсутствии дефекта передается другим устройствам по шине Ethernet посредством Ethernet контроллера 2.EMA converters 7 and 12 are located on the surface of the test object. Control signals from a computer or tablet to start measurements via the Ethernet bus enter controller 3, which controls the entire operation of the module. Controller 3 generates control signals for high-voltage generators 1 and 13. In response to these control signals, high-voltage generators 1 and 13 generate high-voltage pulses, which, through compensation blocks 6 and 11, reach EMA converters 7 and 12, respectively. High-voltage pulses with the help of EMA converters 7 and 12 form acoustic waves in the test object. If there are defects on the surface of the test object, some of these waves return to the area where the EMA transducers 7 and 12 are located and form electrical pulses in them. These pulses, passing through compensation blocks 6 and 11, enter amplifiers 5 and 10, respectively. The amplified signals are digitized using ADCs 4 and 9 and a storage sampling unit 8. The digitized data enters controller 3, where they are processed and a decision is made about the presence or absence of a defect, for example, according to the amplitude criterion, i.e. if the signal amplitude is higher than a certain predetermined threshold, then there is a defect, and if there is no such excess of the threshold, then there is no defect. The measurement result, along with information about the presence or absence of a defect, is transmitted to other devices via the Ethernet bus via Ethernet controller 2.

Каждый компенсационный блок 6 и 11 имеет трансформатор 20, компенсационную катушку 17, диоды 15, 16, 21 и 22, вход для подключения генератора 14, вход для подключения усилителя 19 и входы для подключения ЭМА-преобразователя 18 и 23. Рассмотрим работу компенсационного блока 6. Сигнал от генератора высоковольтного 1 попадает одновременно на ЭМА-преобразователь 7 и на компенсационную катушку 17, индуктивность которой подбирается равной индуктивности ЭМА-преобразователя 7. Ток от генератора высоковольтного 1 течет с одной стороны через ЭМА-преобразователь 7 и встречно-параллельные диоды 21 и 22, а с другой стороны через компенсационную катушку 17 и встречно-параллельные диоды 15 и 16. Таким образом, дифференциальное напряжение на первичной обмотке трансформатора 20, создаваемое генератором высоковольтным 1, оказывается равным нулю, и сигнал от генератора высоковольтного 1 не проходит во вторичную обмотку трансформатора 20 и далее в усилитель 5. Тогда как слабый полезный сигнал от ЭМА-преобразователя 7, которому не мешают диоды 15, 16, 21 и 22, беспрепятственно попадает сначала последовательно на первичную и на вторичную обмотку трансформатора 20 и далее на вход усилителя 5. Компенсационный блок 11 работает аналогично.Each compensation block 6 and 11 has a transformer 20, a compensation coil 17, diodes 15, 16, 21 and 22, an input for connecting a generator 14, an input for connecting an amplifier 19 and inputs for connecting an EMA converter 18 and 23. Consider the operation of the compensation block 6 The signal from the high-voltage generator 1 reaches simultaneously the EMA-converter 7 and the compensation coil 17, the inductance of which is selected equal to the inductance of the EMA-converter 7. The current from the high-voltage generator 1 flows on one side through the EMA-converter 7 and back-to-back diodes 21 and 22, and on the other hand through the compensation coil 17 and back-to-back diodes 15 and 16. Thus, the differential voltage on the primary winding of the transformer 20, created by the high-voltage generator 1, turns out to be zero, and the signal from the high-voltage generator 1 does not pass to the secondary winding transformer 20 and then to amplifier 5. While the weak useful signal from the EMA converter 7, which is not interfered with by diodes 15, 16, 21 and 22, freely passes first in series to the primary and secondary windings of transformer 20 and then to the input of amplifier 5. Compensation block 11 works similarly.

Claims (1)

Двухканальный электромагнитно-акустический модуль, состоящий из двух помещенных в единый корпус однотипных измерительных каналов для подключения электромагнитных акустических преобразователей, каждый из измерительных каналов содержит последовательно соединенные друг с другом элементы: генератор высоковольтный, аналого-цифровой преобразователь, усилитель, причем оба канала имеют общие контроллер и блок выборки хранения, отличающийся тем, что каждый измерительный канал содержит компенсационный блок, включающий в себя трансформатор, компенсационную катушку, диоды, вход для подключения генератора, вход для подключения усилителя и входы для подключения ЭМА-преобразователя, при этом оба генератора построены на скоростных биполярных транзисторах. A two-channel electromagnetic-acoustic module, consisting of two measuring channels of the same type placed in a single housing for connecting electromagnetic acoustic transducers, each of the measuring channels contains elements connected in series with each other: a high-voltage generator, an analog-to-digital converter, an amplifier, and both channels have a common controller and a storage sampling unit, characterized in that each measuring channel contains a compensation unit, including a transformer, a compensation coil, diodes, an input for connecting a generator, an input for connecting an amplifier and inputs for connecting an EMA converter, while both generators are built on high-speed bipolar transistors.
RU2024104893U 2024-02-27 Two-channel electromagnetic-acoustic module RU226169U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU226169U1 true RU226169U1 (en) 2024-05-23

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU54198U1 (en) * 2005-09-07 2006-06-10 Наум Аронович Кеслер DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC (EMA) QUALITY CONTROL OF METALS AND ALLOYS
RU2315295C1 (en) * 2006-09-14 2008-01-20 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" Electromagnet-acoustic device
RU116645U1 (en) * 2011-08-17 2012-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нординкрафт Санкт-Петербург" MULTI-CHANNEL ULTRASONIC CONVERTER
RU2560753C1 (en) * 2014-07-04 2015-08-20 Алексей Михайлович Кашин Mirror-shadow method for ultrasonic inspection with differential compensation for interfering factors
CN206177901U (en) * 2016-11-10 2017-05-17 武汉优凯检测技术有限公司 A multichannel surface wave electromagnetic acoustic transducer for rod is detected a flaw
CN107727742A (en) * 2017-10-11 2018-02-23 哈尔滨工业大学 A kind of electromagnetic acoustic phased array system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU54198U1 (en) * 2005-09-07 2006-06-10 Наум Аронович Кеслер DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC (EMA) QUALITY CONTROL OF METALS AND ALLOYS
RU2315295C1 (en) * 2006-09-14 2008-01-20 Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" Electromagnet-acoustic device
RU116645U1 (en) * 2011-08-17 2012-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нординкрафт Санкт-Петербург" MULTI-CHANNEL ULTRASONIC CONVERTER
RU2560753C1 (en) * 2014-07-04 2015-08-20 Алексей Михайлович Кашин Mirror-shadow method for ultrasonic inspection with differential compensation for interfering factors
CN206177901U (en) * 2016-11-10 2017-05-17 武汉优凯检测技术有限公司 A multichannel surface wave electromagnetic acoustic transducer for rod is detected a flaw
CN107727742A (en) * 2017-10-11 2018-02-23 哈尔滨工业大学 A kind of electromagnetic acoustic phased array system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103913714B (en) Calibration system of partial discharge supersonic detector
CN203799002U (en) Data acquisition device for verification testing of partial discharge supersonic reflectoscope
RU2654378C1 (en) Method of determining point of damage on electric power lines with large amount of discontinuity
CN109060206A (en) A kind of ferrimagnet stress measurement device and method
CN105806944A (en) Method and device for detecting fatigue damage of cable
RU226169U1 (en) Two-channel electromagnetic-acoustic module
CN110333287A (en) A kind of bearing testers based on ultrasound
CN109407026B (en) Evaluation device and method for ultrahigh frequency partial discharge instrument
Wang et al. Electromagnetic thermoacoustic technique for online dynamic detection of high-speed rail internal defect at early stage: Theory, implementation, and field trial
CN112557515B (en) Acoustic emission sensor test system
Uchanin Study of eddy current flaw detector based on double-circuit self-generator operated in intermittent oscillating mode
CN106918604A (en) Cable defect detecting system and its detection method based on electromagnetic transmission lineation opinion
CN113639912A (en) Method, device and system for detecting column leg stress under radial load of three-column insulator
Tomlain et al. Experimental verification of the fully-digital high voltage fpga-based diagnostic equipment
Kang et al. Low-power EMAT measurements for wall thickness monitoring
He et al. Condition monitoring technology of transformer with multiple sensing methods united
RU2737340C1 (en) Electromagnetic acoustic monitoring device
JP2018189530A (en) Eddy current flaw detector
RU1751U1 (en) DEVICE FOR CONTROL AND FORECASTING THE STATE OF PIPELINE MATERIALS
KR20120032590A (en) Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detecting method
RU186330U1 (en) Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures
EA045560B1 (en) METHOD FOR DIAGNOSTIC PLASMA DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE
Brezak et al. Improvement of ultrasonic method for testing of power transformers
RU2121672C1 (en) Eddy-current inspection device
SU711459A1 (en) Method of ferroprobe inspection