RU2300762C1

RU2300762C1 - Electromagnetic-acoustic converter

Info

Publication number: RU2300762C1
Application number: RU2005132663/28A
Authority: RU
Inventors: Лев Георгиевич Делюсто (RU); Лев Георгиевич Делюсто; Александр Николаевич Забродин (RU); Александр Николаевич Забродин; Андрей Васильевич Кириков (RU); Андрей Васильевич Кириков; Алексей Михайлович Кашин (RU); Алексей Михайлович Кашин; Николай Валентинович Калачев (RU); Николай Валентинович Калачев; Александр Егорович Попов (RU); Александр Егорович Попов
Original assignee: ОАО "Нординкрафт"
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-06-10

Abstract

FIELD: the invention is used for nondestructive ultrasound control of rolled steel.

SUBSTANCE: the electromagnetic-acoustic converter has a body, a backing, a cover, a plug and socket unit, a concentrator, an induction coil and a magnetic system out of constant magnets. At that the magnetic system of the electromagnetic-acoustic converter is fulfilled in the shape of a solenoid with a core-concentrator of magnetic flow, the concentrator has a main part fulfilled out of solid ferromagnetic material or in the shape of a constant magnet, and the other part from the side of the induction coil is made out of pressed ferromagnetic powder in the shape of a separate detail and is fixed on the main part of the concentrator or on the backing.

EFFECT: creation of an electromagnetic-acoustic converter with high sensitivity, reliability and more progressive manufacturability.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля проката и может быть использовано для выявления внутренних дефектов листов и полос из ферромагнитного материала.The present invention relates to the field of non-destructive ultrasonic testing of rolled products and can be used to detect internal defects of sheets and strips of ferromagnetic material.

Известен электромагнитно-акустический преобразователе, включающий корпус, подложку, крышку, разъемы, концентраторы, катушки индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов, магнитную систему, выполненную, по меньшей мере, из трех постоянных магнитов, установленных в корпусе параллельно плоскости подложки вплотную друг к другу, причем боковые постоянные магниты имеют горизонтальную поляризацию, а центральный - вертикальную, на поверхности центрального постоянного магнита, обращенной к подложке, вдоль его наибольшей стороны, установлены с определенным шагом концентраторы, выполненные из порошка карбонильного железа, пропитанного клеем, катушки и концентраторы наклеены на керамическую пластину, установленную в одной плоскости с нижним основанием подложки, и залиты совместно с нею, например, эпоксидной смолой, а с противоположной стороны на поверхность всех постоянных магнитов установлена пластина из ферромагнитного материала [1].Known electromagnetic-acoustic transducer, comprising a housing, substrate, cover, connectors, concentrators, inductors and a permanent magnet magnetic system, a magnetic system made of at least three permanent magnets mounted in the housing parallel to the substrate plane adjacent to each other moreover, the side permanent magnets have horizontal polarization, and the central one is vertical, on the surface of the central permanent magnet facing the substrate, along its largest side, concentrators made of carbonyl iron powder impregnated with glue are repaired with a certain step, coils and concentrators are glued to a ceramic plate mounted in the same plane with the lower base of the substrate, and filled together with it, for example, epoxy resin, and on the opposite side to the surface of all permanent magnets mounted plate of ferromagnetic material [1].

К недостаткам известного ЭМАП относятся низкая плотность ферромагнитного материала и недостаточная механическая прочность концентраторов, изготовленных из порошка, а также высокая трудоемкость изготовления.The disadvantages of the known EMAT are the low density of the ferromagnetic material and the insufficient mechanical strength of the concentrators made of powder, as well as the high complexity of manufacturing.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, подложку, крышку, концентраторы, постоянные магниты и катушки индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя парами ферромагнитных концентраторов, расположенных параллельно друг другу, в каждой паре концентраторы установлены симметрично относительно, по меньшей мере, одного плоского постоянного магнита, выполненного, например, из соединения Ne-Fe-B и охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником импульсного постоянного тока, концентраторы выполнены в виде цилиндрических ферромагнитных стержней и закреплены на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, вплотную прилегающих к противоположным граням постоянного магнита [2].Known electromagnetic acoustic transducer containing a housing, substrate, cover, concentrators, permanent magnets and inductors, characterized in that it is equipped with at least two pairs of ferromagnetic concentrators located parallel to each other, in each pair of concentrators are installed symmetrically relative to at least one planar permanent magnet made, for example, of a Ne-Fe-B compound and enclosed by an electromagnetic coil connected to a pulsed constant t source OK, the concentrators are made in the form of cylindrical ferromagnetic rods and are mounted on a substrate of non-magnetic material with the possibility of vertical movements in bushings of ferromagnetic material, adjacent to the opposite faces of the permanent magnet [2].

К недостатку известного ЭМАП относится низкая помехозащищенность при приеме отраженных электромагнитных волн, вызванная наведением вихревых токов в концентраторах, изготовленных из сплошного металла, а также сложность конструкции.The disadvantage of the known EMAT is the low noise immunity when receiving reflected electromagnetic waves caused by the induction of eddy currents in concentrators made of solid metal, as well as the complexity of the design.

Известен ЭМАП для ультразвукового контроля электропроводного материала посредством ультразвука, возбуждаемого электромагнитом, который содержит сердечник и обмотку для создания магнитного поля, а также катушки индуктивности. В известном ЭМАП для подавления ультразвуковых колебаний в сердечнике он изготовлен полностью или частично из металлического порошка и связующего вещества, в качестве которого использована эпоксидная смола [3].Known EMAT for ultrasonic control of an electrically conductive material by means of ultrasound excited by an electromagnet, which contains a core and a winding to create a magnetic field, as well as an inductor. In the known EMAT to suppress ultrasonic vibrations in the core, it is made completely or partially from a metal powder and a binder, which is used as an epoxy resin [3].

К недостаткам известного ЭМАП относятся недостаточная плотность материала сердечника, изготовленного из порошка, а также низкая температурная стойкость при ультразвуковом контроле, например, горячих листов.The disadvantages of the known EMAT are the insufficient density of the core material made of powder, as well as the low temperature resistance during ultrasonic testing, for example, of hot sheets.

Общим недостатком известных преобразователей является трудность регулирования, выключения и изменения направления магнитного поля, например, с целью отвода преобразователя от объекта контроля или при необходимости сброса накопившейся на его поверхности металлической крошки в виде окалины.A common disadvantage of the known converters is the difficulty of regulating, turning off and changing the direction of the magnetic field, for example, with the aim of diverting the converter from the control object or, if necessary, dumping the metal chips accumulated on its surface in the form of scale.

Задачей изобретения является создание ЭМАП, обладающего высокой чувствительностью, надежностью и более прогрессивной технологией изготовления.The objective of the invention is the creation of EMAT with high sensitivity, reliability and more advanced manufacturing technology.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитно-акустическом преобразователе, включающем корпус, подложку, крышку, разъем, концентратор, катушку индуктивности и магнитную систему из постоянных магнитов или электромагнитов, магнитная система электромагнитно-акустического преобразователя выполнена в виде соленоида с сердечником-концентратором магнитного потока, концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного металла или в виде постоянного магнита, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке.This goal is achieved by the fact that in an electromagnetic-acoustic transducer, including a housing, substrate, cover, connector, hub, inductor and a magnetic system of permanent magnets or electromagnets, the magnetic system of the electromagnetic-acoustic transducer is made in the form of a solenoid with a magnetic flux core-concentrator , the hub consists of a main part made of solid metal or in the form of a permanent magnet, and the other part, on the side of the inductor, made on of pressed ferromagnetic powder in the form of separate parts and fixed to the main body of the hub or on the substrate.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS

Фиг.1. - ЭМАП с магнитной системой в виде соленоида, в котором сердечник-концентратор состоит из основной части, изготовленной из сплошного металла, а другая часть, со стороны катушки индуктивности, изготовлена из прессованного ферромагнитного порошка в виде отдельной детали и закреплена на основной части концентратора или на подложке.Figure 1. - EMAT with a magnetic system in the form of a solenoid, in which the core-hub consists of a main part made of solid metal, and the other part, on the side of the inductor, is made of pressed ferromagnetic powder in the form of a separate part and is fixed to the main part of the concentrator or to the substrate.

Фиг.2. - то же, ЭМАП с магнитной системой в виде соленоида, в котором сердечник-концентратор состоит из основной части, изготовленной из постоянного магнита.Figure 2. - the same, EMAT with a magnetic system in the form of a solenoid, in which the core-hub consists of a main part made of a permanent magnet.

В случае применения концентратора, основная часть которого выполнена из сплошного металла, для создания магнитного потока соленоид подключается к источнику постоянного тока (условно не показан), что позволяет регулировать магнитный поток Ф через объект контроля. При необходимости сброса с поверхности ЭМАП окалины или при отводе от объекта контроля соленоид отключается от источника постоянного тока.In the case of using a concentrator, the main part of which is made of solid metal, to create a magnetic flux, the solenoid is connected to a direct current source (not shown conditionally), which allows you to adjust the magnetic flux F through the control object. If it is necessary to dump scale from the surface of the EMAT or when withdrawing from the control object, the solenoid is disconnected from the DC source.

В случае применения концентратора, основная часть которого выполнена из постоянного магнита, создающего магнитный поток Ф, для регулирования магнитного потока через соленоид пропускается постоянный электрический ток обратной полярности. При этом магнитное поле соленоида частично или полностью "запирает" магнитное поле постоянного магнита, что позволяет, как и в первом случае, осуществить сброс с поверхности ЭМАП окалины или отвести ЭМАП от объекта контроля.In the case of using a concentrator, the main part of which is made of a permanent magnet creating a magnetic flux Ф, a direct electric current of reverse polarity is passed through the solenoid to regulate the magnetic flux. In this case, the magnetic field of the solenoid partially or completely “locks” the magnetic field of the permanent magnet, which allows, as in the first case, to discharge scale from the surface of the EMAT or to remove the EMAT from the control object.

Применение концентраторов из прессованного ферромагнитного порошка позволяет получить большую плотность материала. В таком концентраторе больше плотность магнитного потока, а следовательно, сильнее электрический сигнал, возбуждаемый катушкой индуктивности. Кроме того, прессованный концентратор значительно прочнее, чем концентратор, изготовленный из смеси свободно насыпанного порошка и вяжущего вещества, например эпоксидной смолы. Изготовление концентраторов методом прессования в штампе более технологично, чем изготовление вручную.The use of concentrators from pressed ferromagnetic powder allows to obtain a higher density of the material. In such a concentrator, the magnetic flux density is higher, and consequently, the electric signal excited by the inductor is stronger. In addition, a pressed concentrator is much stronger than a concentrator made from a mixture of a loose powder and a binder, such as epoxy. The manufacture of concentrators by stamping in a stamp is more technologically advanced than manual manufacturing.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭМАПDESCRIPTION OF EMAT DESIGN

ЭМАП, показанный на фиг.1, содержит корпус 1, крышку 2, выполненные из ферромагнитного материала, подложку 3, выполненную из немагнитного материала, разъем 4, соленоид 5, подключенный к источнику постоянного тока (условно не показан), сердечник-концентратор 6, состоящий из основной части 7, выполненной из сплошного ферромагнитного материала, и остальной части 8, выполненной в виде отдельной детали, изготовленной из прессованного ферромагнитного порошка, закрепленной на основной части 8 или на подложке 3 при помощи крепежа (условно не показан), катушку индуктивности 9 и керамическую пластину 10 для защиты катушки индуктивности от механических повреждений.EMAT shown in figure 1, contains a housing 1, a cover 2 made of ferromagnetic material, a substrate 3 made of non-magnetic material, connector 4, a solenoid 5 connected to a constant current source (not shown conventionally), a core hub 6, consisting of the main part 7, made of a solid ferromagnetic material, and the rest of 8, made in the form of a separate part made of pressed ferromagnetic powder, mounted on the main part 8 or on the substrate 3 using fasteners (not shown conventionally), cat the inductance 9 and the ceramic plate 10 to protect the inductance coil from mechanical damage.

ЭМАП, показанный на фиг.2, содержит корпус 11, крышку 12, выполненные из ферромагнитного материала, подложку 13, выполненную из немагнитного материала, разъем 14, соленоид 15, подключенный к источнику постоянного тока (условно не показан), сердечник-концентратор 16, состоящий из основной части, выполненной из постоянного магнита 17, и остальной части 18, выполненной в виде отдельной детали, изготовленной из прессованного ферромагнитного порошка, закрепленной на основной части 17 или на подложке 13 при помощи крепежа (условно не показан), катушку индуктивности 19 и керамическую пластину 20 для защиты катушки индуктивности 19 от механических повреждений.EMAT shown in figure 2, contains a housing 11, a cover 12 made of ferromagnetic material, a substrate 13 made of non-magnetic material, a connector 14, a solenoid 15 connected to a constant current source (not shown conventionally), the core hub 16, consisting of a main part made of a permanent magnet 17 and the rest 18, made in the form of a separate part made of pressed ferromagnetic powder, mounted on the main part 17 or on the substrate 13 using fasteners (not shown conventionally), an inductor coil Power 19 and ceramic plate 20 to protect the inductor 19 from mechanical damage.

Предлагаемый ЭМАП обладает более мобильной магнитной системой и решает проблему регулирования и управления магнитным потоком в системах неразрушающего контроля проката из ферромагнитных материалов.The proposed EMAT has a more mobile magnetic system and solves the problem of regulation and control of magnetic flux in non-destructive testing systems for rolled products from ferromagnetic materials.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2258218.1. RF patent No. 2258218.

2. Патент РФ №2247978.2. RF patent No. 2247978.

3. Патент Германии № DE 2944819.3. German patent No. DE 2944819.

Claims

Electromagnetic-acoustic transducer, comprising a housing, substrate, cover, connector, hub, inductor and magnetic system of permanent magnets, characterized in that the magnetic system of the electromagnetic-acoustic transducer is made in the form of a solenoid with a core-hub magnetic flux, the hub consists of the main a part made of a solid ferromagnetic material or in the form of a permanent magnet, and the other part, on the side of the inductor, is made of extruded ferromagnetic powder in the form of a separate part and is fixed on the main part of the hub or on the substrate.