RU2265208C1 - Electromagnetic-acoustic transformer - Google Patents
Electromagnetic-acoustic transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265208C1 RU2265208C1 RU2004103059/28A RU2004103059A RU2265208C1 RU 2265208 C1 RU2265208 C1 RU 2265208C1 RU 2004103059/28 A RU2004103059/28 A RU 2004103059/28A RU 2004103059 A RU2004103059 A RU 2004103059A RU 2265208 C1 RU2265208 C1 RU 2265208C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- poles
- layer
- coils
- round
- magnets
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности (листа, полос, сортового проката, труб и т.п.).The present invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing of materials and products and can be used, in particular, for quality control of products of the metallurgical industry (sheet, strips, long products, pipes, etc.).
Известен ЭМАП, содержащий немагнитный корпус, крышку, разъем и катушки индуктивности, смонтированные на защитной подложке из диэлектрика [1], наложенные одна на другую, выполненные в виде отдельных секций, намотанные одним проводом и соединенные с генератором высокой частоты.Known EMAT containing a non-magnetic housing, a cover, a connector and inductors mounted on a protective substrate of a dielectric [1], superimposed on one another, made in separate sections, wound with one wire and connected to a high-frequency generator.
Недостатком известного преобразователя является необходимость помещения его во внешнее магнитное поле для обеспечения работы.A disadvantage of the known Converter is the need to place it in an external magnetic field to ensure operation.
Известен ЭМАП [2], содержащий корпус, постоянные магниты и катушки индуктивности, снабженный, по меньшей мере, тремя катушками индуктивности, тремя концентраторами, расположенными над катушками. Недостатком известного преобразователя является невысокая чувствительность.Known EMAT [2], comprising a housing, permanent magnets and inductors, equipped with at least three inductors, three concentrators located above the coils. A disadvantage of the known converter is its low sensitivity.
Цель изобретения - значительное повышение чувствительности ЭМАП за счет уменьшения размеров катушек при одновременном увеличении количества витков.The purpose of the invention is a significant increase in the sensitivity of EMAT by reducing the size of the coils while increasing the number of turns.
Для этого предлагаемый преобразователь снабжен, по меньшей мере, двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковой поверхности, по меньшей мере, одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов, концентратор со стороны, обращенной к катушкам индуктивности, выполнен, по меньшей мере, с двумя выступами, образующими магнитные полюса одной полярности, каждая катушка индуктивности выполнена многослойной по высоте из отдельных проводников, соединенных последовательно с переходом с вышележащего слоя на нижележащий слой через n витков, разделенных друг от друга слоем диэлектрика.To do this, the proposed Converter is equipped with at least two annular permanent magnets tightly adjacent to each other with the poles on the outer and inner side surfaces, at least one circular permanent magnet mounted on one side on their end surface and facing their inner poles with the same pole and a cylindrical hub made of ferromagnetic material and mounted on the same axis with a round permanent magnet inside the ring magnets, con the centralizer on the side facing the inductance coils is made with at least two protrusions forming magnetic poles of the same polarity, each inductance coil is multilayer in height from individual conductors connected in series with the transition from the overlying layer to the underlying layer through n turns, separated from each other by a dielectric layer.
Сущность изобретения поясняется на чертежах. На фиг.1 показан поперечный разрез преобразователя, на фиг.2 показана схема расположения проводников в двухслойной катушке, на фиг.3 показана схема расположения проводников в трехслойной катушке, на фиг.4 показана схема расположения и соединения проводников в двухслойной катушке.The invention is illustrated in the drawings. Figure 1 shows a transverse section of the Converter, figure 2 shows the layout of conductors in a two-layer coil, figure 3 shows a layout of conductors in a three-layer coil, figure 4 shows a layout and connection of conductors in a two-layer coil.
Преобразователь (фиг.1) содержит корпус 1 с внутренней резьбой, выполненный из немагнитного материала, гайку 2 с наружной резьбой, выполненную из немагнитного материала, втулку 3, выполненную из магнитного материала, крышку 4, выполненную из немагнитного материала, подложку 5, выполненную из немагнитного материала, выполненную из магнитного материала, концентратор 6, выполненный, по меньшей мере, с двумя выступами "С", из ферромагнитного материала, постоянный круглый магнит 7 с расположением полюсов N-S вдоль торцевых поверхностей, постоянные кольцевые магниты 8 с расположением полюсов N-S вдоль наружных и внутренних боковых поверхностей, диэлектрические прокладки 9, 10, винты 11, 12, 13, 14, предназначенные для крепления деталей преобразователя, катушки индуктивности 15, приклеенные к пластинам 16, защищающие их от повреждений, разъем 17.The Converter (figure 1) contains a housing 1 with an internal thread made of non-magnetic material, a nut 2 with an external thread made of non-magnetic material, a sleeve 3 made of magnetic material, a cover 4 made of non-magnetic material, a substrate 5 made of non-magnetic material made of magnetic material, a hub 6 made of at least two protrusions "C" of ferromagnetic material, a permanent round magnet 7 with the location of the poles NS along the end surfaces, constant to face magnets 8 with NS poles located along the outer and inner side surfaces, dielectric pads 9, 10, screws 11, 12, 13, 14, intended for fastening the converter parts, inductors 15 glued to the plates 16, protecting them from damage, connector 17.
Постоянные кольцевые магниты 9, соединенные друг с другом по торцам, насажены по внутреннему диаметру dм на втулку 3 (фиг.1) и вставлены по наружному диаметру D в корпус 1. Концентратор 6 вставлен во втулку 3. Постоянные магниты 7 и 8 установлены по отношению друг к другу и к поверхности концентратора таким образом, что все их одноименные полюса, например, S обращены в сторону боковой поверхности концентратора 6, выступы "С" которого в этом случае имеют ту же полярность S и являются одноименными полюсами, через которые магнитный поток (условно не показан), пронизывающий катушки индуктивности 15, замыкается на объект контроля с полюсом N.Permanent ring magnets 9, connected to each other at the ends, are inserted along the inner diameter d m onto the sleeve 3 (Fig. 1) and inserted along the outer diameter D into the housing 1. The hub 6 is inserted into the sleeve 3. The permanent magnets 7 and 8 are mounted on relative to each other and to the surface of the concentrator in such a way that all their poles of the same name, for example, S are turned towards the lateral surface of the concentrator 6, the protrusions "C" of which in this case have the same polarity S and are the same poles through which the magnetic flux (not conditionally bonded) penetrating the inductor 15 shorted to the control object with pole N.
Катушки индуктивности 15 выполнены многослойными по высоте в несколько слоев, количество которых может быть ограничено только величиной воздушного зазора между подложкой 5 и объектом контроля. Проводники 18 в катушке 15 выполнены прямоугольного сечения шириной dэ и размещены с шагом d послойно с переходом с одного слоя на другой (фиг.4) через n витков. Каждый слой в катушке 15 отделен от другого слоем диэлектрика 20 толщиной h и имеет несколько групп витков с разным количеством проводников.Inductors 15 are multi-layer in height in several layers, the number of which can be limited only by the size of the air gap between the substrate 5 and the control object. The
Например, в катушке, показанной на фиг.4, верхний слой 19 состоит двух групп витков. Первая группа имеет три витка (поз. 21, 22, 23, n=3), а вторая группа имеет два витка (поз.28, 29, n=2). Нижний слой 30 имеет одну группу витков (поз.24, 25, 26, 27, n=4). Согласно схеме соединений витков (фиг.4) последний виток 23 первой группы в верхнем слое 19 соединен с первым витком 24 группы витков в нижнем слое 30, а последний виток 27 группы витков в нижнем слое 30 соединен с первым витком 28 второй группы витков верхнего слоя 19.For example, in the coil shown in FIG. 4, the
Такое размещение проводников в многослойной катушке с переходом с одного слоя на другой через n витков позволяет в несколько раз увеличить напряжение зондирующего импульса, а минимальные размеры катушки позволяют при ограниченных возможностях печатных технологий увеличить чувствительность преобразователя при приеме ультразвуковых волн.This arrangement of conductors in a multilayer coil with a transition from one layer to another through n turns allows several times the voltage of the probe pulse, and the minimum dimensions of the coil allow, with limited printing technology, to increase the sensitivity of the transducer when receiving ultrasonic waves.
Кроме того, указанное выше размещение проводников в многослойной катушке позволяет обеспечить минимально возможную толщину изолирующего слоя h при заданных значениях электрической прочности диэлектрика, разности потенциалов между проводниками и количеством витков.In addition, the above arrangement of conductors in a multilayer coil allows you to provide the minimum possible thickness of the insulating layer h at given values of dielectric strength, potential difference between the conductors and the number of turns.
Согласно изобретению катушка, показанная на фиг.4, может иметь множество различных комбинаций соединений проводников 18 из n витков 19.According to the invention, the coil shown in FIG. 4 can have many different combinations of connections of
При расположении полюсов магнитов 8 относительно поверхности концентратора одной полярности позволяет сконцентрировать большую часть магнитного потока в концентраторе 6, уменьшить потери на утечки, а выступы "С" на торце концентратора 6 обеспечивают максимальную концентрацию магнитного потока в активных зонах катушек 15. В этом случае достигается максимальная плотность магнитного потока, пересекающего катушку индуктивности, значительно увеличивается магнитная индукция в зазоре δ, а следовательно, повышается чувствительность преобразователя при регистрации отраженных от дефектов ультразвуковых волн. За счет минимальных размеров катушки индуктивности и концентратора с несколькими выступами-полюсами (на фиг.1 показан концентратор с двумя выступами) в предлагаемом преобразователе без увеличения его размеров размещена не одна, а несколько катушек индуктивности, что позволяет расширить зону контроля (на фиг. 1 показано две катушки 15).When the poles of the magnets 8 are located relative to the surface of the concentrator of the same polarity, it allows to concentrate most of the magnetic flux in the concentrator 6, to reduce leakage losses, and the protrusions "C" on the end of the concentrator 6 provide the maximum concentration of the magnetic flux in the active zones of the coils 15. In this case, the maximum the density of the magnetic flux crossing the inductor, the magnetic induction in the gap δ increases significantly, and therefore, the sensitivity of the conversion when recording ultrasound waves reflected from defects. Due to the minimum dimensions of the inductor and the concentrator with several protrusions-poles (Fig. 1 shows a concentrator with two protrusions), the proposed converter without increasing its dimensions contains not one but several coils of inductance, which allows to expand the control zone (in Fig. 1 two coils are shown 15).
Преобразователь работает следующим образом.The converter operates as follows.
Преобразователь подводится к объекту контроля. Магнитное поле замыкается на металл. На катушки индуктивности 15 подаются с определенной частотой зондирующие импульсы, возбуждающие в объекте контроля ультразвуковые колебания, трансформируемые в постоянном поле магнитной системы преобразователя в переменные магнитные поля, создающие в катушке индуктивности 15 переменные токи, принимаемые в виде электрических сигналов приемником (на чертеже условно не показан). По отношению отраженного от дефекта импульса к опорному судят о координатах и размерах дефекта.The converter is brought to the object of control. The magnetic field closes on the metal. Sensing pulses are supplied to the inductor 15 with a certain frequency, exciting ultrasonic vibrations in the test object, transformed in a constant field of the magnetic system of the transducer into alternating magnetic fields, creating alternating currents in the inductor 15 received in the form of electrical signals by the receiver (not shown conventionally in the drawing ) By the ratio of the pulse reflected from the defect to the reference one judges the coordinates and dimensions of the defect.
Источники информацииSources of information
1. Патент РФ №2206888, Бюл. №17, 20.06.2003 г.1. RF patent No. 2206888, bull. No.17, 06/20/2003
2. Патент РФ №2219539, Бюл. №35, 20.12.2003 г.2. RF patent №2219539, bull. No. 35, December 20, 2003
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004103059/28A RU2265208C1 (en) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Electromagnetic-acoustic transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004103059/28A RU2265208C1 (en) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Electromagnetic-acoustic transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004103059A RU2004103059A (en) | 2005-07-20 |
RU2265208C1 true RU2265208C1 (en) | 2005-11-27 |
Family
ID=35842152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004103059/28A RU2265208C1 (en) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Electromagnetic-acoustic transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265208C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018160951A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-07 | Quest Integrated, Llc | Electromagnetic acoustic transducer (emat) for corrosion mapping |
-
2004
- 2004-02-05 RU RU2004103059/28A patent/RU2265208C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018160951A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-07 | Quest Integrated, Llc | Electromagnetic acoustic transducer (emat) for corrosion mapping |
US11209401B2 (en) | 2017-03-02 | 2021-12-28 | Quest Integrated, Llc | Electromagnetic acoustic transducer (EMAT) for corrosion mapping |
US11774409B2 (en) | 2017-03-02 | 2023-10-03 | Quest Integrated, Llc | Electromagnetic acoustic transducer (EMAT) for corrosion mapping |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004103059A (en) | 2005-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8704513B2 (en) | Shielded eddy current coils and methods for forming same on printed circuit boards | |
US8037764B2 (en) | Device and method for the material testing and/or thickness measurements of a test object that contains at least fractions of electrically conductive and ferromagnetic material | |
EP3213063B1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer | |
WO2017080133A1 (en) | Open magnetic circuit-based method and device for detecting magnetostrictive guided-wave | |
JPS60157003A (en) | Method and device for improving sensitivity of noncontactingdistance measuring sensor | |
CN107422027B (en) | Torsional mode guided wave magnetostrictive sensor based on double-ring permanent magnet array | |
RU2544304C1 (en) | Rotary transformer for ultrasonic inspection rotary device and ultrasonic inspection rotary device where this transformer is used | |
JPS6073355A (en) | Electromagnetic converter | |
US20070151344A1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer | |
JP2639264B2 (en) | Steel body inspection equipment | |
JPH10506183A (en) | Electromagnetic acoustic transducer | |
JP4842922B2 (en) | Electromagnetic ultrasonic probe | |
CN117147685A (en) | Electromagnetic acoustic transducer (EMAT) for corrosion mapping | |
CN103837606A (en) | Electromagnetic ultrasonic transducer in multiphase structure and ultrasonic high-efficient excitation method | |
RU2265208C1 (en) | Electromagnetic-acoustic transformer | |
CN112147235A (en) | Electromagnetic ultrasonic excitation device for pipeline guided wave frequency mixing detection | |
RU2219539C1 (en) | Electromagnetic-acoustic converter | |
CN113777156B (en) | double-D focusing coil array far-field eddy current probe and detection method thereof | |
US6265871B1 (en) | Device for generating eddy current induction and detection by means of the axes of permeability within a toroid/torus core | |
RU2243550C1 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer | |
RU2656134C2 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer | |
RU2206888C1 (en) | Electromagnetic-acoustic converter | |
SU1658072A1 (en) | Superimposed body-current converter for nondestructive testing | |
RU2237892C1 (en) | Electromagnetic-acoustic transformer | |
SU1748041A1 (en) | Superposed nondestructive control eddy current sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070125 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080828 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090810 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140206 |