RU2737340C1 - Electromagnetic acoustic monitoring device - Google Patents

Electromagnetic acoustic monitoring device Download PDF

Info

Publication number
RU2737340C1
RU2737340C1 RU2020100505A RU2020100505A RU2737340C1 RU 2737340 C1 RU2737340 C1 RU 2737340C1 RU 2020100505 A RU2020100505 A RU 2020100505A RU 2020100505 A RU2020100505 A RU 2020100505A RU 2737340 C1 RU2737340 C1 RU 2737340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic
acoustic
control
generator
receiving
Prior art date
Application number
RU2020100505A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Александрович Васюков
Сергей Геннадьевич Шабля
Александр Анатольевич Шатохин
Максим Юрьевич Фесенко
Евгений Анатольевич Лукьянов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар"
Priority to RU2020100505A priority Critical patent/RU2737340C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737340C1 publication Critical patent/RU2737340C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: acoustics.SUBSTANCE: invention can be used for non-destructive inspection by acoustic method. Essence of invention consists in the fact that device for electromagnetic acoustic monitoring is made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer placed on the monitoring object and containing an electromagnetic coil, and also comprises on receiving-transmitting side series-connected generator of probing pulses, receiving amplifier and control unit configured to control the probing pulses generator and analysing the control signals received via the communication channel from the electromagnetic-acoustic converter, wherein electromagnetic-acoustic converter includes reactive matching impedance Z1connected in series with electromagnetic coil, and the output of the probing pulse generator is connected to the input of the receiving amplifier through the introduced reactive matching resistance Z2, wherein Z1= -Z2.EFFECT: technical result is simplification of device, as well as increase in its sensitivity and accuracy.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано, преимущественно, для неразрушающего контроля электромагнитным акустическим методом для выявления дефектов трубопроводов и измерения толщины стенки трубопроводов с применением электромагнито-акустических (ЭМА) преобразователей.The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used, mainly, for non-destructive testing by the electromagnetic acoustic method for detecting pipeline defects and measuring the wall thickness of pipelines using electromagnetic-acoustic (EMA) transducers.

Известен электромагнито-акустический дефектоскоп [SU 1377716, A1, G01N 29/24, 03.05.1989], в котором ЭМА преобразователь выполнен дифференциальным, сигналы на обеих катушках синфазны и их выходы поданы на инверсный и неинверсные входы дифференциального усилителя.Known electromagnetic acoustic flaw detector [SU 1377716, A1, G01N 29/24, 05/03/1989], in which the EMA converter is made differential, the signals on both coils are in phase and their outputs are fed to the inverse and non-inverse inputs of the differential amplifier.

Это техническое решение имеет ограниченное применение, поскольку предназначено для выявления дефектов, плоскость которых расположена только параллельно поверхности контролируемого изделия.This technical solution has limited application, since it is designed to detect defects, the plane of which is located only parallel to the surface of the tested product.

Известно также устройство [SU 1587439, A1, G01N 29/04, 23.08.90], содержащее магнитную систему из двух разнополярных установленных на ферромагнитной пластине постоянных магнитов и вытянутую симметрично вдоль линии стыковки магнитов первую плоскую катушку, а также две аналогичные плоские катушки, расположенные соосно с первой одна под другой и электрически раздельно, причем, первая и вторая катушки включены последовательно и являются приемными, а третья является возбуждающей, при этом, суммарное количество витков приемных катушек на порядок больше количества витков возбуждающей катушки, а габаритные размеры возбуждающей катушки не превышают габариты приемных катушек.There is also known a device [SU 1587439, A1, G01N 29/04, 23.08.90], containing a magnetic system of two different polarity permanent magnets mounted on a ferromagnetic plate and a first flat coil elongated symmetrically along the line of magnet joining, as well as two similar flat coils located coaxially with the first one under the other and electrically separately, moreover, the first and second coils are connected in series and are receiving, and the third is exciting, while the total number of turns of the receiving coils is an order of magnitude greater than the number of turns of the exciting coil, and the overall dimensions of the exciting coil do not exceed dimensions of the take-up coils.

Недостатком такого устройства является его относительно высокая сложность.The disadvantage of such a device is its relatively high complexity.

Кроме того, известно устройство [RU №37833, U1, G01N 29/24, 10.05.2005], содержащее раздельно-совмещенный индуктор, при этом, каждая в/ч катушка образована восемью размещенными на расстоянии друг от друга встречновключенными обмотками, причем, каждая последующая обмотка, расположенная от периферии к центру, по отношению к предыдущей содержит большое количество витков. Кроме того, это устройство выполнено с возможностью возбуждения импульсными сигналами с различной частотой заполнения, при котором генерируются акустические сигналы, максимумы которых соответствуют углам 35° и 60-65° с минимальным излучением под другими углами.In addition, a device is known [RU No. 37833, U1, G01N 29/24, 10.05.2005], containing a separately-combined inductor, while each V / h coil is formed by eight located at a distance from each other counter-connected windings, and each the subsequent winding, located from the periphery to the center, in relation to the previous one, contains a large number of turns. In addition, this device is made with the possibility of excitation by pulse signals with different filling frequencies, at which acoustic signals are generated, the maxima of which correspond to angles of 35 ° and 60-65 ° with minimal radiation at other angles.

Недостатком устройства является его относительно узкие функциональные возможности, что обусловливает его применения, преимущественно для контроля рельсов.The disadvantage of the device is its relatively narrow functionality, which leads to its use, mainly for monitoring rails.

Наиболее близким к заявленному является устройство, [RU, №2185600, C1; G01B 17/02, 20.07.2002], содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь и приемный усилитель, кварцевый генератор и последовательно соединенные арифметическо-логическое устройство и индикатор, при этом, в качестве ультразвукового преобразователя используется электромагнитно-акустический преобразователь, дополнительно введены когерентный накопитель сигналов, цифроаналоговый преобразователь и блок задания режимов обработки и индикации сигналов, приемный усилитель выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления, а арифметическо-логическое устройство выполнено в виде микропроцессора с функциями управления заданным режимом обработки сигналов, режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя и вычисления толщины исследуемого образца по данным когерентного накопителя сигналов, первый синхронизирующий выход синхронизатора подключен к входу генератора зондирующих импульсов, управляющий выход арифметическо-логического устройства подключен шиной управления через цифроаналоговый преобразователь ко входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя и непосредственно - к первому управляющему входу когерентного накопителя, сигнальный вход которого подключен к выходу приемного усилителя, выход-вход данных когерентного накопителя сигналов соединен шиной данных с входом-выходом данных арифметическо-логического устройства, а синхронизирующий и второй управляющий входы когерентного накопителя сигналов подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора, третий синхронизирующий выход которого подключен ко входу блока задания режимов обработки и индикации сигналов, запускающий и адресный выходы которого соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора.The closest to the claimed device is [RU, No. 2185600, C1; G01B 17/02, 20.07.2002], containing a series-connected synchronizer, a probe pulse generator, a combined ultrasonic transducer and a receiving amplifier, a crystal oscillator and a series-connected arithmetic-logic device and an indicator, while an electromagnetic-acoustic transducer is used as an ultrasonic transducer , a coherent signal storage device, a digital-to-analog converter and a unit for setting the signal processing and indication modes are additionally introduced, the receiving amplifier is made with an automatically adjustable gain, and the arithmetic-logic device is made in the form of a microprocessor with the functions of controlling a given signal processing mode, indication mode, gain control receiving amplifier and calculating the thickness of the sample under study according to the data of the coherent signal accumulator, the first synchronizing output of the synchronizer is connected to the input of the probe pulse generator, pack The control output of the arithmetic-logic device is connected by a control bus through a digital-to-analog converter to the gain control input of the receiving amplifier and directly to the first control input of the coherent storage device, the signal input of which is connected to the output of the receiving amplifier, the data output-input of the coherent signal storage device is connected by the data bus to the input - the data output of the arithmetic-logic device, and the synchronizing and second control inputs of the coherent signal storage are connected to the second synchronizing and control outputs of the synchronizer, the third synchronizing output of which is connected to the input of the block for setting the signal processing and indication modes, the trigger and address outputs of which are connected respectively to the trigger and address inputs of the synchronizer, the clock input of which is connected to the output of the crystal oscillator.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность, обусловленная использованием, по меньшей мере, двух отдельных катушек для передачи и приема сигналов, а также относительно большим затуханием полезного сигнала, что снижает точность и чувствительность устройства.The disadvantage of the device is its relatively high complexity due to the use of at least two separate coils for transmitting and receiving signals, as well as a relatively large attenuation of the useful signal, which reduces the accuracy and sensitivity of the device.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание устройства для электромагнитного акустического контроля, обладающего простотой и высокой чувствительностью и точностью.The problem solved in the invention is to create a device for electromagnetic acoustic control, which has simplicity and high sensitivity and accuracy.

Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства и повышении чувствительности и точности.The required technical result is to simplify the device and increase the sensitivity and accuracy.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, выполненное в виде электромагнито-акустического преобразователя, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку, и содержащее на приемопередающей стороне последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемный усилитель и блок управления, выполненный с возможностью управления генератором зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля, согласно изобретению, в электромагнито-акустический преобразователь введено реактивное согласующее сопротивление Z1, включенное последовательно с электромагнитной катушкой, а выход генератора зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя через введенное реактивное согласующее сопротивление Z2, причем, Z1 = -Z2.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in a device made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer, located at the test object and containing an electromagnetic coil, and containing a series-connected generator of probing pulses, a receiving amplifier and a control unit on the transceiver side, configured to control the generator of probing pulses and analyze the control signals received via the communication channel from the electromagnetic-acoustic transducer, according to the invention, a reactance matching resistance Z 1 connected in series with the electromagnetic coil is introduced into the electromagnetic-acoustic transducer, and the output of the generator of probing pulses is connected to the input receiving amplifier through the introduced reactance matching resistance Z 2 , moreover, Z 1 = -Z 2 .

Кроме того, требуемый технический результат достигается и тем, что параллельно входу усилителя подключен супрессор.In addition, the required technical result is achieved by the fact that a suppressor is connected in parallel to the amplifier input.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для электромагнитного акустического контроля.The drawing shows a functional diagram of a device for electromagnetic acoustic control.

Устройство для электромагнитного акустического контроля выполнено в виде электромагнито-акустического преобразователя 1, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку 2, и содержащее на приемо-передающей стороне последовательно соединенные генератор 3 зондирующих импульсов, приемный усилитель 4 и блок управления 5, соединенный с генератором 3 зондирующих импульсов и приемным усилителем 4 и выполненный с возможностью управления генератором 3 зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля.The device for electromagnetic acoustic monitoring is made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer 1, located on the test object and containing an electromagnetic coil 2, and containing on the receiving-transmitting side a series-connected generator 3 of probing pulses, a receiving amplifier 4 and a control unit 5 connected to the generator 3 probing pulses and a receiving amplifier 4 and made with the possibility of controlling the generator 3 of the probing pulses and analyzing the control signals received via the communication channel from the electromagnetic-acoustic transducer.

Кроме того, электромагнито-акустический преобразователь содержит реактивное согласующее сопротивление Z1 6, включенное последовательно с электромагнитной катушкой 2, а выход генератора 3 зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя 4 через реактивное согласующее сопротивление Z2 7, причем, Z1 = -Z2.In addition, the electromagnetic-acoustic transducer contains a matching reactance Z 1 6 connected in series with the electromagnetic coil 2, and the output of the probe pulse generator 3 is connected to the input of the receiving amplifier 4 through a matching reactance Z 2 7, and Z 1 = -Z 2 ...

На входе усилителя 4 приемных сигналов параллельно его входу может быть подключен супрессор 8, предназначенный для ограничения входного сигнала в случае его аномально высокого значения.At the input of the amplifier 4 of the receiving signals, a suppressor 8 can be connected in parallel to its input, designed to limit the input signal in the event of its abnormally high value.

Устройство для электромагнитного акустического контроля работает следующим образом.The device for electromagnetic acoustic control works as follows.

Генератор 3 зондирующих импульсов через кабельное соединение по управляющему воздействию от блока 5 управления направляет сигнал в электромагнито-акустический преобразователь 1, размещенный на объекте контроля. Приемный усилитель 4 принимает ответный сигнал от объекта контроля и передает его в блок управления 5, для сравнения параметров переданного и полученного сигнала для принятия решения о результатах контроля.The generator 3 of the probing pulses through the cable connection for the control action from the control unit 5 sends a signal to the electromagnetic-acoustic transducer 1, located at the control object. The receiving amplifier 4 receives a response signal from the monitoring object and transmits it to the control unit 5 to compare the parameters of the transmitted and received signals to make a decision on the monitoring results.

Выход генератора 3 зондирующих импульсов нагружается на приемный усилитель 4 через реактивное сопротивление Z2. Благодаря ему генератор 3 зондирующих импульсов не нагружается приемным усилителем 4 и при этом возможна параллельная работа генератора 3 зондирующих импульсов и приемного усилителя 3 на одну электромагнитную катушку 2. Для защиты приемного усилителя 3 может быть использован супрессор 8. При этом реактивное сопротивление Z2 компенсируется реактивным сопротивлением Z1, которое подбирается из условия Z1 = -Z2. При данном условии суммарное затухание полезного сигнала на реактивных сопротивлениях Z1 и Z2 становится равным нулю и соответственно достигается минимальное уменьшение сигнала.The output of the generator 3 of the probing pulses is loaded to the receiving amplifier 4 through the reactance Z 2 . Thanks to it, the generator 3 of the probing pulses is not loaded by the receiving amplifier 4 and at the same time, parallel operation of the generator 3 of the probing pulses and the receiving amplifier 3 on one electromagnetic coil 2 is possible. To protect the receiving amplifier 3, a suppressor 8 can be used. In this case, the reactance Z 2 is compensated resistance Z 1 , which is selected from the condition Z 1 = -Z 2 . Under this condition, the total attenuation of the useful signal at the reactances Z 1 and Z 2 becomes equal to zero and, accordingly, a minimum decrease in the signal is achieved.

Благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, поскольку используется одна электромагнитная катушка для приема и передачи сигналов в ЭМА толщиномерах и дефектоскопах. При этом, поскольку суммарное затухание полезного сигнала на реактивных сопротивлениях Z1 и Z2 стремится к нулю, благодаря использованию двух цепей согласования, то одновременно повышается чувствительность и точность работы устройства.Thanks to the introduced improvements, the required technical result is achieved, since one electromagnetic coil is used for receiving and transmitting signals in EMA thickness gauges and flaw detectors. In this case, since the total attenuation of the useful signal at the reactances Z 1 and Z 2 tends to zero, due to the use of two matching circuits, the sensitivity and accuracy of the device operation are simultaneously increased.

Claims (2)

1. Устройство для электромагнитного акустического контроля, выполненное в виде электромагнито-акустического преобразователя, размещенного на объекте контроля и содержащего электромагнитную катушку, и содержащее на приемо-передающей стороне последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемный усилитель и блок управления, выполненный с возможностью управления генератором зондирующих импульсов и анализа принимаемых по каналу связи от электромагнито-акустического преобразователя сигналов контроля, отличающееся тем, что в электромагнито-акустический преобразователь введено реактивное согласующее сопротивление Z1, включенное последовательно с электромагнитной катушкой, а выход генератора зондирующих импульсов соединен со входом приемного усилителя через введенное реактивное согласующее сопротивление Z2, причем, Z1 = -Z2.1. A device for electromagnetic acoustic control, made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer located at the test object and containing an electromagnetic coil, and containing on the receiving-transmitting side a series-connected probe pulse generator, a receiving amplifier and a control unit configured to control the probe generator pulses and analysis of control signals received via the communication channel from the electromagnetic-acoustic transducer, characterized in that the reactance Z 1 connected in series with the electromagnetic coil is introduced into the electromagnetic-acoustic transducer, and the output of the probe pulse generator is connected to the input of the receiving amplifier through the introduced reactive matching resistance Z 2 , moreover, Z 1 = -Z 2 . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параллельно входу усилителя подключен супрессор.2. The device according to claim 1, characterized in that a suppressor is connected in parallel to the amplifier input.
RU2020100505A 2020-01-09 2020-01-09 Electromagnetic acoustic monitoring device RU2737340C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100505A RU2737340C1 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Electromagnetic acoustic monitoring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100505A RU2737340C1 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Electromagnetic acoustic monitoring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737340C1 true RU2737340C1 (en) 2020-11-27

Family

ID=73543574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100505A RU2737340C1 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Electromagnetic acoustic monitoring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737340C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2752512A (en) * 1952-05-10 1956-06-26 Clevite Corp Sonic energy source
US3432691A (en) * 1966-09-15 1969-03-11 Branson Instr Oscillatory circuit for electro-acoustic converter
SU1647385A1 (en) * 1989-01-09 1991-05-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб Device for electromagnetic and acoustic testing
RU2045025C1 (en) * 1992-02-17 1995-09-27 Малое внедренческое научно-производственное предприятие "Политехник" Method of and device for electroacoustic inspection of material hardness
RU2185600C1 (en) * 2001-04-16 2002-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" Ultrasonic thickness gauge
RU46586U1 (en) * 2005-02-10 2005-07-10 Горделий Виталий Иванович ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC DEFECTOSCOPE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2752512A (en) * 1952-05-10 1956-06-26 Clevite Corp Sonic energy source
US3432691A (en) * 1966-09-15 1969-03-11 Branson Instr Oscillatory circuit for electro-acoustic converter
SU1647385A1 (en) * 1989-01-09 1991-05-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб Device for electromagnetic and acoustic testing
RU2045025C1 (en) * 1992-02-17 1995-09-27 Малое внедренческое научно-производственное предприятие "Политехник" Method of and device for electroacoustic inspection of material hardness
RU2185600C1 (en) * 2001-04-16 2002-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" Ultrasonic thickness gauge
RU46586U1 (en) * 2005-02-10 2005-07-10 Горделий Виталий Иванович ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC DEFECTOSCOPE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2485388C2 (en) Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types
CN103486960B (en) A kind of ultrasound wave, eddy current and EMAT integration nondestructive thickness measuring instrument and method thereof
CN111044613A (en) Metal plate micro-defect detection method based on nonlinear Lamb wave
US4639669A (en) Pulsed electromagnetic nondestructive test method for determining volume density of graphite fibers in a graphite-epoxy composite material
US5048340A (en) Semi-automatic system for ultrasonic measurement of texture
JPH0612272B2 (en) Hybrid analytical test equipment
CN203799002U (en) Data acquisition device for verification testing of partial discharge supersonic reflectoscope
CN108225632A (en) A kind of residual stress non-linear ultrasonic detection method
WO2012013942A1 (en) Ultrasonic pipe inspection with signal processing arrangement
CN110231400A (en) Fine definition non-linear detection method towards automobile weld seam tiny flaw
JP2960741B2 (en) Inspection method
CN105486924B (en) Contactless conductor conductivity measuring method based on magnetosonic electrical effect
Huang et al. A novel eddy current method for defect detection immune to lift-off
CN113533519B (en) Method and device for non-contact nondestructive evaluation of anisotropy of material
CN110849962A (en) Device and method for evaluating trend and depth of metal crack by utilizing electromagnetic ultrasonic principle
RU2737340C1 (en) Electromagnetic acoustic monitoring device
JPS60237358A (en) Ultrasonic inspection method and device for conductive material to be inspected
US3550435A (en) Process and apparatus for the ultrasonic inspection of materials
CN201273891Y (en) Ultrasonic nondestructive detector used for ceramic insulator
CN101231269B (en) Electromagnetic ultrasonic transducer capable of charging or discharging magnetism for build-in permanent magnet as well as use method
RU2697473C1 (en) Method of measuring electroconductivity of thin metal films
NO313848B1 (en) Method and apparatus for acoustic detection and localization of sound generating defects
CN220982507U (en) Magneto-acoustic stress measurement device and stress measurement system
Jimenez et al. Handheld solution for measurement of residual stresses on railway wheels using EMATs
Bezlyud'Ko et al. Portable electromagnetic-acoustic thickness meters (emat)