RU2457479C1 - Protector for electromagnetic-acoustic transducers - Google Patents
Protector for electromagnetic-acoustic transducers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457479C1 RU2457479C1 RU2010150873/28A RU2010150873A RU2457479C1 RU 2457479 C1 RU2457479 C1 RU 2457479C1 RU 2010150873/28 A RU2010150873/28 A RU 2010150873/28A RU 2010150873 A RU2010150873 A RU 2010150873A RU 2457479 C1 RU2457479 C1 RU 2457479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic plates
- plates
- tread
- electromagnetic
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть применено для ультразвукового контроля листового, сортового проката и труб.The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used for ultrasonic testing of sheet, long products and pipes.
Известен электромагнитно-акустический преобразователь на «воздушной подушке», включающий, в частности, магнитную систему, позволяющую управлять магнитным полем в зоне возбуждения и приема упругих волн, электромагнитную катушку, концентратор, выполненный в виде постоянного магнита, охваченный электромагнитной катушкой, подложку, катушку индуктивности и протектор, выполненный в виде одной цельной керамической пластины, расположенной в зоне катушки индуктивности. Предполагается, что эта пластина равнотолщинна и локализована в зоне катушки индуктивности как отдельный элемент и ее поверхность со стороны объекта контроля находится на одном уровне с подложкой [1].Known electromagnetic-acoustic transducer on an "air cushion", including, in particular, a magnetic system that allows you to control the magnetic field in the zone of excitation and reception of elastic waves, an electromagnetic coil, a hub made in the form of a permanent magnet, covered by an electromagnetic coil, a substrate, an inductor and a tread made in the form of one solid ceramic plate located in the area of the inductor. It is assumed that this plate is equally thick and localized in the zone of the inductor as a separate element and its surface from the side of the control object is at the same level with the substrate [1].
Известен электромагнитно-акустический преобразователь, в котором для возбуждения и приема ультразвуковых волн по нормали к поверхности объекта контроля очень часто используют индуктор в виде симметричной плоской катушки, напоминающей по форме бабочку. Предполагается, что катушка индуктивности (индуктор) наклеена на протектор, например, на одну цельную керамическую пластину и, следовательно, ее периферийные части находятся на приблизительно равном расстоянии от объекта контроля, что и рабочая часть катушки индуктивности [2].An electromagnetic-acoustic transducer is known in which an inductor in the form of a symmetrical flat coil resembling a butterfly is very often used to excite and receive ultrasonic waves along the normal to the surface of the test object. It is assumed that the inductance coil (inductor) is glued onto the tread, for example, on one solid ceramic plate and, therefore, its peripheral parts are approximately equal to the distance from the control object, as is the working part of the inductance coil [2].
Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнитную катушку, магнитопровод, подложку и катушку индуктивности, наклеенную на керамическую пластину. Однако, как и в известном изобретении [1, 2], предполагается, что катушка индуктивности наклеена на одну цельную плоскую керамическую пластину, параллельную рабочей поверхности подложки, и, следовательно, такая керамическая пластина и катушка индуктивности находятся на приблизительно равном расстоянии от объекта контроля [3].Known electromagnetic acoustic transducer containing an electromagnetic coil, magnetic core, substrate and inductor glued to a ceramic plate. However, as in the well-known invention [1, 2], it is assumed that the inductor is glued to one solid flat ceramic plate parallel to the working surface of the substrate, and, therefore, such a ceramic plate and inductor are approximately equal to the distance from the control object [ 3].
Общими недостатками известных электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП) [1, 2, 3] являются:Common disadvantages of the known electromagnetic-acoustic converters (EMAT) [1, 2, 3] are:
а) выполнение протектора из одной цельной керамической пластины, параллельной рабочей плоскости подложки электромагнитно-акустического преобразователя, и расположение крайних витков катушек индуктивности на одном уровне с рабочими витками, находящимися под концентратором;a) the execution of the tread from one solid ceramic plate parallel to the working plane of the substrate of the electromagnetic-acoustic transducer, and the location of the extreme turns of the inductors on the same level as the working turns located under the hub;
б) ненадежная защита катушек индуктивности и в целом рабочей поверхности подложки от механических повреждений при соприкосновении ЭМАП с поверхностью объекта контроля.b) unreliable protection of the inductance coils and in general the working surface of the substrate from mechanical damage when EMAT contacts the surface of the test object.
Эти недостатки существенно влияют на качество ультразвукового контроля материалов и изделий и способствуют частым повреждениям и разрушению керамических пластин и наклеенных на них катушек индуктивности при контакте подложки с металлическим частицами и окалиной, находящихся на поверхности объекта контроляThese shortcomings significantly affect the quality of ultrasonic testing of materials and products and contribute to frequent damage and destruction of ceramic plates and inductors glued to them when the substrate contacts metal particles and scale located on the surface of the test object
Протектор является важным элементом ЭМАП и служит для защиты активных элементов от механического или электрического повреждения при осуществлении ультразвукового контроля. Как правило, это тонкая пластинка, выполненная из диэлектрического материала. Эта пластинка может иметь переменную толщину.The tread is an important element of EMAT and serves to protect active elements from mechanical or electrical damage during ultrasonic testing. As a rule, this is a thin plate made of a dielectric material. This plate may have a variable thickness.
Протекторы, реализованные в известных изобретениях [1, 2, 3], выполненные из керамики, обладают высокой прочностью к истиранию, но хрупкие, плохо выдерживают ударные воздействия со стороны объекта контроля.Treads implemented in the well-known inventions [1, 2, 3], made of ceramic, have high abrasion resistance, but are brittle, poorly withstand impact from the control object.
Протекторы ЭМАП могут выполняться в принципе из любого диэлектрического материала, в том числе из пластмассы или композитных материалов. Эти протекторы хорошо выдерживают ударные нагрузки, но легко повреждаются неровной и шероховатой поверхностью объекта контроля.EMAT protectors can be made in principle from any dielectric material, including plastic or composite materials. These protectors withstand shock loads, but are easily damaged by the uneven and rough surface of the test object.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости ЭМАП за счет применения протектора, который обладает свойствами керамики с точки зрения высокой стойкости к истиранию и в то же время отлично выдерживает ударные нагрузки.The aim of the invention is to increase the operational stability of EMAT due to the use of a tread that has ceramic properties in terms of high abrasion resistance and at the same time withstands shock loads.
Указанная цель достигается тем, что протектор для электромагнитно-акустических преобразователей, защищающий активные элементы, в том числе, катушки индуктивности и содержащий керамические пластины, установленные в корпусе или подложке электромагнитно-акустических преобразователей, выполнен в виде совокупности из трех или более керамических пластин, причем торцы соседних пластин примыкают друг к другу, либо находятся на небольшом расстоянии друг от друга и соединены между собой с помощью достаточно гибкого материала, обладающего низкой удельной электропроводностью, причем совокупность керамических пластин со стороны, обращенной к объекту контроля, образует поверхность плоской или цилиндрической формы с радиусом кривизны, удовлетворяющим условию R≥d/2, где d - минимальный наружный диаметр объекта контроля, а характерные размеры керамических пластин выбираются с учетом геометрических параметров неровностей объекта контроля из диапазона 2-12 мм, при этом значение толщины керамических пластин в самом их толстом месте составляет 0,1-3 мм.This goal is achieved in that the protector for electromagnetic-acoustic converters that protects active elements, including inductors and contains ceramic plates mounted in the housing or substrate of electromagnetic-acoustic converters, is made in the form of a combination of three or more ceramic plates, moreover the ends of adjacent plates are adjacent to each other, or are located at a small distance from each other and are interconnected using a sufficiently flexible material having a bottom specific electrical conductivity, and the set of ceramic plates on the side facing the test object forms a surface of flat or cylindrical shape with a radius of curvature satisfying the condition R≥d / 2, where d is the minimum outer diameter of the test object, and the characteristic dimensions of the ceramic plates are selected with taking into account the geometric parameters of the irregularities of the control object from the range of 2-12 mm, while the thickness of the ceramic plates in their thickest place is 0.1-3 mm.
Для того чтобы острые элементы неровной, шероховатой поверхности объекта контроля не разрушали, не царапали протектор, не «вырывали» из него керамические пластины, последние должны быть существенно крупнее, чем характерные размеры неровностей на поверхности контролируемого материала (листовой и сортовой прокат трубы). Поэтому характерные размеры керамических пластин (например, диаметр, или стороны прямоугольника для пластин соответственно, выполненных в виде диска или прямоугольной формы) выбираются из диапазона 2-12 мм.In order for the sharp elements of the uneven, rough surface of the test object not to destroy, not to scratch the tread, not to “tear out” ceramic plates from it, the latter should be significantly larger than the characteristic dimensions of the irregularities on the surface of the controlled material (sheet and long products). Therefore, the characteristic dimensions of the ceramic plates (for example, the diameter or sides of the rectangle for the plates, respectively, made in the form of a disk or a rectangular shape) are selected from a range of 2-12 mm.
Поскольку эффективность ЭМАП существенно снижается при увеличении расстояния между активными элементами и объектом контроля, толщина протектора всегда является компромиссом между его защитными свойствами и требуемой чувствительностью контроля. Исходя из этого, максимальное значение толщины керамических пластин составляет значение 0,1-3 мм.Since the effectiveness of EMAT decreases significantly with increasing distance between the active elements and the control object, the tread thickness is always a compromise between its protective properties and the required control sensitivity. Based on this, the maximum thickness of ceramic plates is 0.1-3 mm.
Достижению цели способствует так же то, что керамические пластины наклеены на большего размера пластину-основание с низкой удельной электропроводностью, а пространство между керамическими пластинами заполнено связующим материалом. Форма этой пластины-основания примерно согласована с формой объекта контроля. При этом форма поверхности, образуемой керамическими пластинами, будет автоматически так же согласована с объектом контроля.Achieving the goal is also facilitated by the fact that ceramic plates are glued to a larger base plate with low electrical conductivity, and the space between the ceramic plates is filled with a binder. The shape of this base plate is roughly consistent with the shape of the test object. In this case, the shape of the surface formed by ceramic plates will automatically be matched with the object of control as well.
Цель достигается так же и в случае, когда керамические пластины интегрированы в пластину или элемент корпуса ЭМАП, изготовленные из пластика и образующие с ним единый монолитный блок.The goal is also achieved in the case when ceramic plates are integrated into a plate or an element of an EMAT body made of plastic and forming a single monolithic block with it.
Цель достигается так же тем, что керамические пластины в периферийных областях имеют утонения, так что значения толщины керамических пластин в периферийных областях меньше, чем ее значение в их центральных областях. Это способствует более прочному фиксированию керамических пластин в окружающем их материале. При изгибах протектора, ударах по нему со стороны объекта контроля, риск «выпадения» керамических пластин будет минимальным.The goal is also achieved by the fact that ceramic plates in the peripheral regions have thinning, so that the thickness of the ceramic plates in the peripheral regions is less than its value in their central regions. This contributes to a stronger fixation of ceramic plates in the material surrounding them. When the tread bends, hits it from the side of the control object, the risk of “falling out” of ceramic plates will be minimal.
Достижению цели способствует и то, что керамические пластины выполнены в форме одно- или двояковыпуклой линзы. Такая форма обеспечивает не только отличную фиксацию пластин в окружающем материале, но и отсутствие агрессивного воздействия протектора на контролируемый материал. При частичном износе протектора скругленные керамические элементы не будут царапать поверхность объекта контроля. С технологической точки зрения симметричная форма двояковыпуклых линз позволяет внедрять их в окружающий материал, не заботясь о предварительной ориентации пластин при изготовлении протектора.Achieving the goal is also facilitated by the fact that the ceramic plates are made in the form of a single or biconvex lens. This form provides not only excellent fixation of the plates in the surrounding material, but also the absence of aggressive tread on the controlled material. With partial tread wear, rounded ceramic elements will not scratch the surface of the test object. From a technological point of view, the symmetrical shape of biconvex lenses allows them to be embedded in the surrounding material, without worrying about the preliminary orientation of the plates in the manufacture of the tread.
В качестве окружающего материала может быть использована пластмасса, резина или любой пластиковый компаунд. Керамические пластины могут быть так же вклеены в предварительно рассверленную диэлектрическую пластину.As the surrounding material, plastic, rubber or any plastic compound can be used. Ceramic plates can also be glued into a pre-drilled dielectric plate.
На Фиг.1 приведен пример протектора толщиной 0,5 мм с внедренными керамическими «линзами» диаметром 5 мм. Такой протектор будет согласован по форме с плоским или почти плоским объектом контроля, например с трубой, диаметр которой существенно превышает характерный размер защищаемого протектором активного элемента.Figure 1 shows an example of a tread with a thickness of 0.5 mm with embedded ceramic "lenses" with a diameter of 5 mm. Such a tread will be matched in shape with a flat or almost flat control object, for example, with a pipe whose diameter significantly exceeds the characteristic size of the active element protected by the tread.
На Фиг.2 приведен пример, когда керамические пластины наклеены на подложку-основание.Figure 2 shows an example when ceramic plates are glued to a base substrate.
Фигура 3 иллюстрирует пример, когда протектор в виде совокупности керамических пластин, соединенных между собой пластмассовой основой, интегрирован в элемент корпуса ЭМАП.Figure 3 illustrates an example when a tread in the form of a set of ceramic plates interconnected by a plastic base is integrated in an element of the EMAT housing.
Из приведенных примеров видно, что керамические пластины могут иметь различную форму и соединены между собой различными способами.It can be seen from the above examples that ceramic plates can have various shapes and are interconnected in various ways.
Разрушение одной из пластин, например, в результате сосредоточенной ударной нагрузки, не приводит автоматически к разрушению остальных пластин и протектора в целом, как это происходит в случае, если протектор изготовлен из монолитной керамической пластины. Кроме того, сравнительно малый размер пластин, составляющих протектор, а так же наличие упругой связи межу ними обеспечивают значительно большее сопротивление протектора ударам со стороны объекта контроля. При этом стойкость составного протектора к истиранию находится на уровне, обеспечивающемся монолитной пластиной-протектором.The destruction of one of the plates, for example, as a result of a concentrated shock load, does not automatically lead to the destruction of the remaining plates and the tread as a whole, as is the case if the tread is made of a monolithic ceramic plate. In addition, the relatively small size of the plates that make up the tread, as well as the presence of an elastic bond between them provide a significantly greater tread resistance to impacts from the control object. Moreover, the resistance of the composite tread to abrasion is at the level provided by the monolithic tread plate.
Описание рисунковDescription of drawings
Описание протектора (протекторов) для электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП)Description of the tread (s) for electromagnetic acoustic transducers (EMAT)
Протектор 1, согласно фиг.1, содержит цилиндрические керамические пластины 2, характерные размеры которых выбираются с учетом геометрических параметров неровностей объекта контроля (ОК) из диапазона 2-12 мм, при этом значение толщины керамических пластин 2 в самом их толстом месте составляет 0,1-3 мм. Керамические пластины 2 интегрированы, «влиты» в пластмассу 3 и образуют с ней монолитный блок 4. Этот блок может иметь более сложную форму и служить так же в качестве корпуса 5 ЭМАП или элементом его корпуса, например подложки 6.The tread 1, according to figure 1, contains cylindrical ceramic plates 2, the characteristic dimensions of which are selected taking into account the geometric parameters of the irregularities of the test object (OK) from a range of 2-12 mm, while the thickness of the ceramic plates 2 in their thickest place is 0, 1-3 mm. Ceramic plates 2 are integrated, "poured" into the plastic 3 and form a monolithic block 4. This block can have a more complex shape and also serve as an EMAT body 5 or an element of its body, for example, substrate 6.
Протектор 7, согласно фиг.2, например, прямоугольные керамические пластины 8, которые наклеены на основание 9, определяющее форму протектора 7 и механически соединяющее керамические пластины 8 в единый монолитный блок 10. Этот блок 10, как и в предыдущем случае, может иметь более сложную форму и так же служить в качестве корпуса 5 ЭМАП или элементом его корпуса, например подложки 6. Пространство между пластинами заполнено связующим материалом 11, например пластмассой 3 или эпоксидным компаундом 12.The tread 7, according to figure 2, for example, rectangular
Протектор 13, согласно фиг.3, выполнен как элемент корпуса 5 ЭМАП и согласован по форме с цилиндрическим объектом контроля (ОК), а в периферийных зонах расположены места утонения керамических пластин 14.The
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2300762.1. RF patent No. 2300762.
2. Патент РФ №2268517.2. RF patent No. 2268517.
3. Патент РФ №2270443.3. RF patent No. 2270443.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010150873/28A RU2457479C1 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Protector for electromagnetic-acoustic transducers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010150873/28A RU2457479C1 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Protector for electromagnetic-acoustic transducers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010150873A RU2010150873A (en) | 2012-06-20 |
RU2457479C1 true RU2457479C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46680656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010150873/28A RU2457479C1 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Protector for electromagnetic-acoustic transducers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457479C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5689070A (en) * | 1995-07-24 | 1997-11-18 | The Babcock & Wilcox Company | High temperature electromagnetic acoustic transducer (EMAT) probe and coil assemblies |
US6125706A (en) * | 1997-07-25 | 2000-10-03 | Buttram; Jonathan D. | High temperature electromagnetic acoustic transducer |
RU2219539C1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-20 | ООО "Компания "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2219540C1 (en) * | 2002-07-31 | 2003-12-20 | ООО "Компания "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2247979C1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-03-10 | ООО "Компания Нординкрафт" | Electromagnetic acoustic converter |
RU2300762C1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-06-10 | ОАО "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2348927C1 (en) * | 2007-05-24 | 2009-03-10 | Андрей Васильевич Кириков | Electro-magnetic acoustic transformer |
-
2010
- 2010-12-14 RU RU2010150873/28A patent/RU2457479C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5689070A (en) * | 1995-07-24 | 1997-11-18 | The Babcock & Wilcox Company | High temperature electromagnetic acoustic transducer (EMAT) probe and coil assemblies |
US6125706A (en) * | 1997-07-25 | 2000-10-03 | Buttram; Jonathan D. | High temperature electromagnetic acoustic transducer |
RU2219539C1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-20 | ООО "Компания "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2219540C1 (en) * | 2002-07-31 | 2003-12-20 | ООО "Компания "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2247979C1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-03-10 | ООО "Компания Нординкрафт" | Electromagnetic acoustic converter |
RU2300762C1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-06-10 | ОАО "Нординкрафт" | Electromagnetic-acoustic converter |
RU2348927C1 (en) * | 2007-05-24 | 2009-03-10 | Андрей Васильевич Кириков | Electro-magnetic acoustic transformer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010150873A (en) | 2012-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3213063B1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer | |
JP6250271B2 (en) | Magnetic torque sensor for transmission drive plate | |
JP6430201B2 (en) | Sensor | |
ES2763330T3 (en) | Measurement probe for measuring the thickness of thin layers as well as a method for manufacturing a sensor element for the measurement probe | |
TW201522921A (en) | Acoustic sensor and acoustic sensor system | |
WO2008018018A3 (en) | Sensor coil array for magnetic inductance tomography with reduced mutual coil coupling | |
WO2007047563A3 (en) | Disposable and trimmable wireless pressure sensor | |
JP6420943B2 (en) | Magnetic torque sensor for transmission converter drive plate | |
JP2012069754A5 (en) | ||
US20150369631A1 (en) | Position sensing by asymmetric electric coil sensor | |
EP3169997A1 (en) | Wireless sensor | |
RU2457479C1 (en) | Protector for electromagnetic-acoustic transducers | |
JP4427063B2 (en) | Data carrier mounting body and manufacturing method thereof | |
RU2012110519A (en) | DEVICE FOR DETERMINING LOCATION | |
CN101594075A (en) | Magnetostriction and the piezoelectric composite array magnetoelectric transducer on elastic base plate | |
JP2010528282A (en) | Electromagnetic acoustic converter | |
RU2466467C1 (en) | Hydroacoustic coating | |
Ditas et al. | Lead-free piezoceramic materials for ultrasonic applications | |
US20170363488A1 (en) | Protective electrode for a piezoceramic sensor | |
RU2447430C1 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer | |
KR20150046873A (en) | Acoustic Transducer using Magnesium Alloy | |
RU103927U1 (en) | SUBSTANCE OF ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC CONVERTER | |
JP2014053399A (en) | Laminated core and inductor component using the same | |
JP2013110570A (en) | Ultrasonic wave transceiver | |
RU113585U1 (en) | ULTRASONIC TRANSMITTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150130 |