RU2390014C1 - Электромагнитно-акустический преобразователь - Google Patents
Электромагнитно-акустический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390014C1 RU2390014C1 RU2009109549/28A RU2009109549A RU2390014C1 RU 2390014 C1 RU2390014 C1 RU 2390014C1 RU 2009109549/28 A RU2009109549/28 A RU 2009109549/28A RU 2009109549 A RU2009109549 A RU 2009109549A RU 2390014 C1 RU2390014 C1 RU 2390014C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheels
- housing
- product
- electromagnetic
- ferromagnetic material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитного материала. Сущность: заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь для контроля изделий из ферромагнитного материала содержит корпус, магнитопровод, выполненный в виде колесной пары, вал которой установлен в корпусе с возможностью вращения, намагничивающий и чувствительный элементы, при этом намагничивающий элемент выполнен в виде постоянного магнита в форме сплошного цилиндра, намагниченного в осевом направлении, установленного на валу колесной пары между колесами, контактируя торцами с боковой поверхностью последних, чувствительный элемент связан с корпусом и установлен между колесами над поверхностью изделия, при этом колеса колесной пары выполнены в виде дисков из ферромагнитного материала. Технический результат: повышение чувствительности и стабильности контроля изделий из ферромагнитного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к средствам неразрушающего контроля изделий из ферромагнитного материала, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для контроля сплошности как самого металла, так и его сварного соединения.
На сегодняшний день в России, по данным территориальных органов Ростехнадзора, находятся в эксплуатации около 150 тыс. км магистральных газопроводов, 40% которых эксплуатируются уже более 20 лет, и это приводит к повышению уровня аварийности этих объектов. Стоимость ликвидации одной аварии на газопроводе составляет в среднем 17 млн рублей. Количество аварий можно существенно снизить, если улучшить диагностику сварных швов и тела трубы на стадиях как строительства, так и ремонта.
Вероятность обнаружения дефектов при использовании устройств для ультразвукового контроля магистрального трубопровода составляет 95-97%, но этот показатель снижается до 75-80% при плохой зачистке труб, ухудшающей достоверность обнаружения дефектов. Кроме того, при контроле газопроводов в основном используют ручные ультразвуковые дефектоскопы, имеющие ряд недостатков: низкая производительность труда, достоверность контроля сильно зависит от «человеческого фактора», отсутствие объективно документированного подтверждения результатов контроля.
Одной из главных проблем при ручном и автоматизированном ультразвуковом контроле является необходимость тщательной зачистки поверхности трубы. Затраты на зачистку трубы превышают половину общих затрат на контроль.
Задачей заявляемого изобретения является создание автоматизированного бесконтактного устройства, что позволит повысить производительность труда за счет сокращения необходимых повторных операций по контролю и повысить достоверность контроля до 90%, а это приведет к снижению числа аварий.
В настоящее время известны электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов.
Так известен акустический преобразователь, содержащий намагничивающие катушки и высокочастотную обмотку, секции которой расположены одна от другой на расстоянии полуволны нижней границы диапазона рабочих частот ультразвуковых колебаний (А.С. СССР №532048, кл. G01N 29/24, 1974 г.).
Этот преобразователь содержит подковообразный магнит, что не позволяет использовать преобразователь при автоматическом контроле изделия, когда требуется перемещение измерительного прибора по изделию. Такое перемещение приводит к износу полюсов магнита и требует больших усилий. В случае же обеспечения подъема преобразователя над изделием образуется зазор, который резко уменьшает намагниченность изделия, что значительно снижает чувствительность контроля.
Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнит, в который входит намагничивающая катушка индуктивности и встраиваемый в нее стержневой сердечник, на концах которого установлены колеса, при этом колеса совместно с сердечником образуют катушку электромагнита и высокочастотную катушку индуктивности (А.С. СССР №1231455, кл. G01N 29/24, 1984 г.).
В этом устройстве высокочастотная катушка индуктивности находится в зазоре между полюсами магнита и изделием, что приводит к ослаблению поля из-за зазора и снижению чувствительности контроля. Кроме того, конструкция преобразователя кроме вращающейся колесной пары содержит еще и не вращающуюся ось с дополнительным сердечником, что, с одной стороны, приводит к образованию еще одного воздушного зазора и, как следствие, к снижению чувствительности и стабильности контроля, а с другой стороны, усложняет конструкцию преобразователя. К тому же, как и в предыдущем случае, незамкнутая магнитная система является акустическим резонатором высокой добротности, в ней возникают паразитные электромагнитно-акустические колебания, которые наводят в высокочастотной катушке электрические колебания при приеме, что приводит к ухудшению помехоустойчивости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату к заявляемому изобретению является электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, магнитопровод, выполненный в виде колесной пары, вал которой установлен в корпусе с возможностью вращения, намагничивающий и чувствительный элементы (А.С. СССР №1130795, кл. G01N 29/24, 1982 г.).
В известной конструкции чувствительный элемент находится в зазоре между сердечником и изделием, что снижает чувствительность контроля из-за ослабления магнитного поля. Далее, наличие дополнительного зазора между валом и сердечником, необходимого для вращения вала, также приводит к ослаблению магнитного поля и, как следствие, к снижению чувствительности контроля. Кроме того, незамкнутая магнитная система является акустическим резонатором высокой добротности, в ней возникают паразитные электромагнитно-акустические колебания, что приводит к ухудшению помехоустойчивости.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение чувствительности и стабильности контроля изделий из ферромагнитного материала.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая конструкция обеспечивает надежное перемещение преобразователя по изделию без снижения чувствительности контроля. При использовании заявленного технического решения не требуется высокая степень подготовки изделия перед контролем, что повышает производительность самого контроля.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемая конструкция преобразователя обеспечивает получение замкнутого магнитного поля без воздушных зазоров в магнитной цепи намагничивающего элемента.
Это достигается тем, что в электромагнитно-акустическом преобразователе для контроля изделия из ферромагнитного материала, содержащем корпус, магнитопровод, выполненный в виде колесной пары, вал которой установлен в корпусе с возможностью вращения, намагничивающий и чувствительные элементы, намагничивающий элемент выполнен в виде постоянного магнита в форме сплошного цилиндра, намагниченного в осевом направлении, установленного на валу колесной пары между колесами, контактируя торцами с боковой поверхностью последних, чувствительный элемент связан с корпусом и установлен между колесами над поверхностью изделия, при этом колеса колесной пары выполнены в виде дисков из ферромагнитного материала. Кроме того, при контроле изделий в виде труб колеса колесной пары электромагнитно-акустического преобразователя выполнены со скосом, повторяющим образующую контролируемого изделия.
Заявленный электромагнитно-акустический преобразователь дает возможность автоматизировать процесс контроля, повысить чувствительность контроля за счет исключения зазоров в магнитной цепи намагничивающего элемента.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что аналоги, характеризующиеся признаками заявленного изобретения, не обнаружены, а из перечня выявленных аналогов подобран прототип как наиболее близкий по совокупности признаков, что позволило определить отличительные признаки заявленного технического решения. По мнению заявителя заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» по действующему законодательству.
Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, поэтому оно соответствует критерию «изобретательский уровень».
Для подтверждения промышленной применимости изобретения приведена конструкция эквивалентного технического решения.
На фиг.1 показан общий вид электромагнитно-акустического преобразователя, на фиг.2 - вид сбоку фиг.1.
Электромагнитно-акустический преобразователь содержит корпус 1, в котором установлен с возможностью вращения вал 2. Магнитопровод выполнен в виде колес 3 и 4, образующих колесную пару. Колеса 3 и 4 установлены на валу 2 и выполнены в виде дисков из ферромагнитного материала. Намагничивающий элемент 5 выполнен в виде постоянного магнита в форме сплошного цилиндра, намагниченного в осевом направлении, и установлен на валу 2 колесной пары между колесами 3 и 4 так, что торцы намагничивающего элемента 5 контактируют с боковой поверхностью колес 3 и 4. Чувствительный элемент 6 связан с корпусом 1 и установлен между колесами 3 и 4 над поверхностью изделия 7. Чувствительный элемент 6 представляет собой плоскую катушку в виде меандра с шагом, пропорциональным длине волны.
Устройство работает следующим образом. Электромагнитно-акустический преобразователь устанавливают на изделие 7. При работе колеса 3 и 4 за счет намагниченности магнита 5 притягиваются к изделию 7. Магнитный поток постоянного магнита 5 проходит через колеса 3 и 4 и намагничивает контролируемый участок изделия 7 под чувствительным элементом 6. Намагничивающее устройство в виде колесной пары создает тангенциальное магнитное поле, необходимое для возбуждения нормальных волн за счет эффекта магнитострикции. На чувствительный элемент 6 в виде катушки индуктивности подают переменный ток от внешнего генератора, который, проходя по виткам катушки, создает переменное магнитное поле в материале изделия 7. За счет изменения магнитного поля в материале изделия 7 происходит изменение размеров (деформация) отдельных участков поверхности изделия, которая образует (возбуждает) ультразвуковую нормальную волну. Кроме переменного магнитного поля в материале изделия 7 присутствует постоянное магнитное поле от намагничивающего устройства, которое необходимо для повышения эффективности ЭМА преобразования за счет работы на участке магнитострикционной характеристики, где эффект магнитострикции наибольший. В процессе контроля все устройство перекатывается по поверхности изделия 7. Выполнение магнитопровода в виде одетых на общую ось и перекатывающихся по изделию колес позволит исключить зазор между магнитопроводом и изделием, при этом упрощается конструкция устройства, исключаются потери в зазоре, что позволяет повысить чувствительность и надежность контроля. Отсутствие сердечника над чувствительным элементом и демпфирование магнитопровода изделием снижает амплитуду паразитных электромагнитно-акустических колебаний, что увеличивает отношение сигнал/шум.
Claims (2)
1. Электромагнитно-акустический преобразователь для контроля изделий из ферромагнитного материала, содержащий корпус, магнитопровод, выполненный в виде колесной пары, вал которой установлен в корпусе с возможностью вращения, намагничивающий и чувствительный элементы, отличающийся тем, что намагничивающий элемент выполнен в виде постоянного магнита в форме сплошного цилиндра, намагниченного в осевом направлении, установленного на валу колесной пары между колесами, контактируя торцами с боковой поверхностью последних, чувствительный элемент связан с корпусом и установлен между колесами над поверхностью изделия, при этом колеса колесной пары выполнены в виде дисков из ферромагнитного материала.
2. Электромагнитно-акустический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что при контроле изделия в виде труб колеса колесной пары выполнены со скосом, повторяющим образующую контролируемого изделия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109549/28A RU2390014C1 (ru) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Электромагнитно-акустический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109549/28A RU2390014C1 (ru) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Электромагнитно-акустический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2390014C1 true RU2390014C1 (ru) | 2010-05-20 |
Family
ID=42676223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009109549/28A RU2390014C1 (ru) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Электромагнитно-акустический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2390014C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014040543A1 (zh) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 田立 | 电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统 |
CN113484334A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-08 | 西安交通大学 | 一种用于管道内壁的柔性缺陷检测装置及其工作方法 |
-
2009
- 2009-03-17 RU RU2009109549/28A patent/RU2390014C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014040543A1 (zh) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 田立 | 电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统 |
US9804131B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-10-31 | Zhiheng Tian | Electromagnetic ultrasonic transducer and on-line inspection system comprising same |
CN113484334A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-08 | 西安交通大学 | 一种用于管道内壁的柔性缺陷检测装置及其工作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017080133A1 (zh) | 一种基于开放磁路的磁致伸缩导波检测方法及装置 | |
US6917196B2 (en) | Method and apparatus generating and detecting torsional wave inspection of pipes or tubes | |
US6294912B1 (en) | Method and apparatus for nondestructive inspection of plate type ferromagnetic structures using magnetostrictive techniques | |
CA2584471C (en) | Device for testing material and measuring thickness on a test object having at least electrically conducting and ferromagnetic material parts | |
US4602212A (en) | Method and apparatus including a flux leakage and eddy current sensor for detecting surface flaws in metal products | |
US6127823A (en) | Electromagnetic method for non-destructive testing of prestressed concrete pipes for broken prestressing wires | |
US10073065B2 (en) | Segmented strip design for a magnetostriction sensor (MsS) using amorphous material for long range inspection of defects and bends in pipes at high temperatures | |
CN209745873U (zh) | 一种电磁声复合无损检测装置及系统 | |
CN101261246A (zh) | 管道裂纹远场涡流检测方法 | |
CN104833720B (zh) | 单一线圈电磁谐振检测金属管道损伤的方法 | |
WO2017082770A1 (ru) | Способ вихретокового контроля электропроводящих объектов и устройство для его реализации | |
RU2390014C1 (ru) | Электромагнитно-акустический преобразователь | |
KR101150486B1 (ko) | 펄스유도자속을 이용한 배관감육 탐상장치 및 탐상방법 | |
CN209102667U (zh) | 一种基于远场涡流的便携式管道检测装置 | |
JP4681770B2 (ja) | 渦流探傷試験装置 | |
JPH0587780A (ja) | 金属管の非破壊検査の方法と装置 | |
Kumar et al. | Improvement in the signal strength of magnetostrictive ultrasonic guided wave transducers for pipe inspection using a soft magnetic ribbon-based flux concentrator | |
RU142323U1 (ru) | Сканирующий дефектоскоп | |
KR20060010114A (ko) | 펄스 와전류를 이용한 금속관의 부식 위치 및 두께 측정방법 및 장치 | |
JPH09269316A (ja) | 渦流探傷方法及び渦流探傷器 | |
JPH05142204A (ja) | 電磁誘導型検査装置 | |
RU2680103C2 (ru) | Магнитная система сканера-дефектоскопа | |
Wang et al. | A Large Lift-off Nondestructive Testing Method Based on the Interaction between AC Magnetic Field and MFL Field | |
Xu et al. | Defect detection in transition zones of sucker rods using magnetostrictive guided waves | |
CN202153218U (zh) | 一种油套管用缺陷定量无损检测探头 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130318 |