SU1714493A1 - Электромагнитно-акустический преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано дл  дефектоскопии изделий. Цель изобретени  - повышение эффективности возбуждени . Дл  этого индуктор выполнен в виде двух электропровод щих разрезных колец с расположенными между ними высокочастотными соединенными последовательно-встречно катушками, причем разрезы колец соединены электропровод щими пластинами, вынесенными за пределы разрезных колец. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающего .контрол  материалов и изделий и может быть использовано дл  дефектоскопии изделий.

Известны преобразователи Дл  контрол  изделий, основанные на пьезоэффекте. Акустический конт-акт между пьезозлементом и изделием осуществл етс  с помощью контактной жидкости.

Существенным недостатком пьезоэлектрических преобразователей  вл етс  необходимость смачивани  издели  контактной жидкостью.

Известен бесконтактный электромагнитно-акустический преобразователь. При протекании тока в катушке в провод щем изделии навод тс  вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитнь1М полем ведет к механическим напр жени м, которые  вл ютс  источниками упругих волн.

Недостатком преобразовател   вл етс  низка  эффективность преобразовани , котора  быстро падает с увеличением зазора

между катушкой возбуждени  и контролируемым изделием. Кроме того, на катушку воз .буждени  подаетс  напр жение большой величины (3 кВ и более), что вызывает пробой на контролируемое изделие и снижает надежность работы. .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  злектромагнитно-акустический преобразователь , использующий согласующий трансформатор в виде тонкостенных электропровод щих колец, содержащий осесимметричный магнит, размещенную на его центральном стержне высокочастотную катушку и индуктор в виде двух расположенных в параллельных плоскост х разрезных электропровод щих колец, разрезы которых соединены электропровод щими пластинами, осуществл ющими гальваническую св зь между кольцами таким образом, что токи в них протекают в противоположных направлени х .

Известный преобразователь надежен в работе, однако при-указанной конструкции

и габаритах иепользование поступающей в него энергии электромагнитного пол  не  вл етс  оптимальным вследствие того, что часть энергии излучаетс  вверх по оси преобразовател , т.е. в сторону, противоположную от контролируемого издели . По этой причине половина энергии электромагнитного пол  не используетс  полезным образом , т.е. не превращаетс  в энергию упругих колебаний. Недостатком преобразовател   вл етс  низка  эффективность возбуждени  ультразвуковых волн.

Цель изобретени  - повышение эффективности возбуждени  ультразвуковых волн.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-встречно , а электЬопровод щие пластины выполнены выступающими за пределы колец.

Так как высокочастотные катущки наход тс  между электропровод щими кольцами, И токи в них протекают в противоположных направлени х, их электромагнитные пол  взаимнруничтожаютс  в результатеИнтерференции . Это означает, что электромагнитна  энерги  в масть пространства, заключенную между катушками не поступает и потери энергии электромагнитного пол , св занные с излучением вне Электропровод щих колец, свод тс  к минимуму. В результате повышаетс  эффективность возбуждени  ультразвуковых волн.

На фиг.1 изображен электромагнмтноакустический преобразователь; на фиг.2 и 3 - индуктор; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2: на фиг,5 - схема соединени  и направлени  намотки высокочастотных катушек.

Электромагнитно-акустический преобразователь содержит осесимметричный магнит 1 с катушкой 2 намагничивани , разрезные электррпровод щие кольца 3 и 4, расположенные между кольцами высокочастотные катущки 5 и 6, электропровод щие пластины 7 и 8, осуществл ющие гальваническую св зь между кольцами так, что токи в них протекают в противоположных направлени х . Электромагнитно-акустический преобразователь установлен на изделии 9.

Преобразователь работает следующим образом.

При протекании переменного электрического тока по высокочастотным катушкам 5 и б в верхнем 3 и нижнем 4 электропровод щих кольцах наводитс  вихревой электрический ток (на фиг.2 и 3 показан Стрелками). Катушки соединены последовательно ,.а направление намотки выбрано

противоположным {фиг.5). чтобы токи в верхнем и нижнем кольцах протекали в противоположных направлени х. Ток нижнего кольца индуцирует в поверхностном слое

издели  9 вихревые токи, которые, взаимодейству  с магнитным полем, создаваемым в изделии магнитом 1, возбуждают механические напр жени ,  вл ющиес  источниками упругих волн.

Повышение эффективности возбуждени  упругих волн за счет уменьшени  потерь энергии электромагнитного пол  определ лось экспериментально. Из медной фольги толщиной 3 мм изготовл лись

два плоских разрезных кольца наружным диаметром 45 мм и внутренним диаметром 15 мм, разрезы которых соедин лись электропровод щими пластинами. Эти пластины осуществл ли гальваническую св зь между

кольцами.:

Нижнее кольцо через электроизолирующую прокладку размещалось на поверхности контролируемого электропровод щего издели . На поверхность верхнего кольца

помещалась высокочастотна  катушка в виде плоской спирали, изгртовленной из провода МГТФ диаметром 0,07 мм.

Число витков катушки подбиралось экспериментально так, чтобы резонансна  частота ее была 2,5 МГц. Катушка подключалась к серийному дефектоскопу ДУК-66. Магнитнре поле создавалось электромагнитом с индукцией 0,5 Тл. С выхода генератора подавались электрические импульсы частотой 2,5 МГц, которые за счет скин-йффекта наводили вихревой ток в по- верхностном слое кольца.с

Этот ток замыкалс  через нижнее кольцо и наводил вихревой ток в изделии; последний ,. взаимодейству  с магнитным полем, вызывал возникновение упругих волн, которые распростран лись-в изделии, . отражались от донной поверхности, возвращались к йсхрдной поверхности и, взаимодейству  с магнитным полем, наводили вихревой ток на поверхности нижнего кольца , который замыкалс  через верхнее кольцо Это приводило к по влению электрических импульсов в высокочастотной катушке, которые поступали на вход усилител  дефектоскопа. На экране дефектоскопа измер лись амплитудные значени  импульсов.

Затем описанный преобразователь замен лс  преобразователем предлагаемой конструкции. При этом параметры катушки выбирались такими, чтобы собственна  частота была равна 2,5 МГц и ток в катушке имел то же значение.

Установлено, что во втором случае амплитуда импульсов превышала амплитуду импульсов в первом случае на 30%, что свидетельствует о повышении эффективности возбуждени  ультразвуковых волн.

Форму л а изобретени   Электромагнитно-акустический преобразователь , содержащий осесимметричный магнит, размещенные на его центральном стержне высокочастотные катушки и индук% % % %%%%

тор в виде двух расположенных в параллельных плоскост х разрезных электропровод щих колец, разрезы которых соединены электропровод щими пластинами , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности возбуждени  упругих волн, высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-встречно, а электропрово0 д щие пластины выполнены выступающими за пределы колец,

фц$.1

8

Фиё.З

Я-А

w/i///:

.,

ФивЛ

Фие.5

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий осесимметричный магнит, размещенные на его центральном стержне высокочастотные катушки и индук тор в виде двух расположенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых соединены электропроводящими пластина5 ми, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности возбуждения упругих волн, высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-встречно, а электропрово10 дящие пластины выполнены выступающими за пределы колец.

   Фиг.1

   Фиг.З

   1'714493