SU426716A1

SU426716A1 - DEVICE FOR CONTACTLESS EXCITATION AND ULTRASOUND RECEPTION

Info

Publication number: SU426716A1
Application number: SU1769194A
Authority: SU
Original assignee: Ж. Г. Никифоренко, И. И. Авербух, Н. Г. Бочков , Г. В. Парфенов
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1972-04-04
Publication date: 1974-05-05

Description

Изобретение относитс к бесконтактному возбуждению и приему ультразвуковых колебаний и может быть реализовано в ультразвуковой дефектоскопии, толщи ометрии, при контроле анецотропии, измерении скорости ультразвука и определении упругих посто нных в изотропных и аницатропных листовых магнитных материалах.The invention relates to contactless excitation and reception of ultrasonic vibrations and can be implemented in ultrasonic flaw detection, thickness measurement, anestotropy control, ultrasound velocity measurement, and determination of elastic constants in isotropic and anisatropic magnetic sheet materials.

Известно устройство дл бесконтактного возбуждени и приема ультразвука теневым способом в листовых магнитных материалах, содержащее электромагниты с концентраторами , расположенными симметрично относительно издели , блок питани электромагнитов , возбуждающую и приемную катушкн, витки которых расположены в плоскост х, перпендикул рных продолыной оси электромагнитов .A device for contactless excitation and reception of ultrasound by the shady method in sheet magnetic materials is known, which contains electromagnets with concentrators arranged symmetrically with respect to the product, an electromagnet power supply unit that excites and receives coils, the turns of which are located in planes perpendicular to the longitudinal axis of electromagnets.

Однако известное устройство обладает р дом существенных недостатков. Невысока чувствительность за счет взаимодействи части вихревого тока с магнитным полем, невозможность контрол материалов близко у кромок за счет габарита магнитной системы, трудности в перемещении образца относительно электромагнита датчика ввиду прит жени образца ма гнитом, противофазные смещени колебаний в продольной волне дл П-образной формы магнита.However, the known device has a number of significant drawbacks. Low sensitivity due to interaction of a part of the eddy current with a magnetic field, impossibility to control materials close to the edges due to the size of the magnetic system, difficulty in moving the sample relative to the sensor electromagnet due to the attractiveness of the sample by the magnet, antiphase oscillations in the longitudinal wave for the U-shaped magnet .

Цель изобретени - повышение чувствительности , концентраторы магнитных полей вынолмены одноименными полюсами в виде усеченных пр мых конусов, на меньшие основани которых насажены внутренними диаметрамн и жестко закреплены катушки индуктивности в виде плоских колец. Часть витков возбуждающей и приемной катушек рааположена под одноименными полюсам.и.The purpose of the invention is to increase the sensitivity, the concentrators of magnetic fields are extracted with like poles in the form of truncated straight cones, on smaller bases of which they are fitted with internal diameters and coils of inductance in the form of flat rings are rigidly fixed. Part of the turns of the exciting and receiving coils is located under the same poles.

На фиг. 1 приведена блок-схема, например , измерител скорости и акустической анизот-ропии, основанного на резонансном методе измерени ; на фиг. 2, 3, 4 - устройство дл бесконтактного возбуждени и приемаFIG. 1 shows a block diagram of, for example, a velocity and acoustic anisotropy meter based on a resonant measurement method; in fig. 2, 3, 4 - device for contactless excitation and reception

ультразвука.ultrasound.

Схема работает следующим образом. С выхода генератора качающейс частоты / высокочастотные электрические колебани (1-20 мгц) подаютс на возбуждающий датчик 2, изготовленный в виде плоской катушки индуктивпости со спиральной намоткой, который располагаетс в плоскости, параллельной поверхности исследуемого образца 3. Источником магнитного пол вл ютс электромагниты 4, которые подключены к блоку питани 5. С помощью концентраторов 6 в виде усеченного конуса получают определенное магнитное поле в зоне датчиков 2, 7. Внхревые токи, индуцируемые на поверхности образца с помощью датчика 2, взаимодействуют с посто нным магнитным полем электромагнитов и возбуждают в образце УЗ колебани . Достигнув протпвоноложной поверхностн образца, ультразвуковые смещени металла в ма гиитном поле возбуждают вихревые токи, которые навод т переменную э. д. с. в приемном датчике 7, вынолненном аналогично датчику 2. Далее электрические колебани усиливаютс широкополосным усилителе;. высакой частоты 8, детектируютс детектором 9, усиливаютс усилителем низкой частоты 10 п подаютс на вертикально-отклон ющие пластины электро,н 1олучевой трубки //. Генератор пилообразиого напр жени 12 обеспечивает дв1ижение луча ЭЛТ по горизонтали синхронно с изменением резонансной частоты ;в ко,нту,ре генератора качающейс частоты, т. е. развертка луча вл етс осью частот генератора качающейс частоты. Частоту резонансных импульсов измер ют частотной меткой, котора вырабатываетс с помощью задающего генератора 13, генератора качающейс частоты и смесител 14. Отсчет частоты задающего генератора осуществл етс частотомером 75.The scheme works as follows. From the output of the oscillating frequency generator / high-frequency electric oscillations (1-20 MHz) are fed to the excitation sensor 2, made in the form of a flat inductance coil with a spiral winding, which is located in a plane parallel to the surface of the sample 3. The source of the magnetic field are electromagnets 4, which are connected to the power supply unit 5. With the help of concentrators 6 in the form of a truncated cone, a certain magnetic field is obtained in the zone of the sensors 2, 7. The internal currents induced on the surface of the sample with using sensor 2, they interact with the constant magnetic field of the electromagnets and excite ultrasonic oscillations in the sample. Upon reaching the proton surface of the sample, the ultrasonic displacements of the metal in the gyatecous field excite eddy currents that induce the variable e. d. in the receiving sensor 7, made similarly to the sensor 2. Next, the electrical oscillations are amplified by a wideband amplifier ;. the frequency 8, detected by the detector 9, amplified by a low frequency amplifier 10 n, is fed to the vertical-deflecting plates of the electro and the beam tube. The sawtooth voltage generator 12 causes the CRT beam to move horizontally horizontally synchronously with the change in the resonant frequency; in which, the oscillator frequency generator, i.e., the beam sweep is the frequency axis of the oscillating frequency generator. The frequency of the resonant pulses is measured by a frequency tag, which is generated by a master oscillator 13, a oscillating frequency generator, and a mixer 14. The frequency of the master oscillator is measured by a frequency meter 75.

Возбуждение продольных УЗ колебаний, например, в измерителе скорости (фиг. 1), осуществл етс по схеме, изоб{раженной на фиг. 2. Концентраторы 6 магнитных полей располагают симметрично относительно образца 3 между противолежащими сторонами витков катущек 2, 7 датчиков, а электромагниты 4 включены TaiK, чтобы концентраторы были бы одноименными полюсами магнитов. В этом случае магнитные силовые линии в магнитном образце отталкиваютс , располага сь параллельно поверхност м образцов. Вихревой ток, наведенный на поверхности образца, взаимодействует с .посто нным магнитньрм полем, и возбуждают с п родольные УЗ колеба/ни .The excitation of longitudinal ultrasonic vibrations, for example, in a velocity meter (Fig. 1), is carried out according to the scheme shown in Fig. 2. The hubs 6 of the magnetic fields are arranged symmetrically with respect to sample 3 between the opposite sides of the turns of the coils 2, 7 of the sensors, and the electromagnets 4 are turned on by TaiK, so that the hubs would be like poles of magnets. In this case, the magnetic lines of force in the magnetic sample are repelled, parallel to the surfaces of the samples. The eddy current induced on the surface of the sample interacts with a constant magnetic field, and excites the ultrasonic oscillations with parental ultrasound.

Применение, например, в измерителе скорости устройства, изображенного на фиг. 3, когда часть витков возбуждающей 2 и приемной 7 катущек расположены под одноименными полюсами концентраторов 6, приводит к отталкиванию магнитных полей в образцеThe application, for example, in a speed meter device shown in FIG. 3, when part of the turns of exciting 2 and receiving 7 of the rollers are located under the same poles of the concentrators 6, leads to the repulsion of magnetic fields in the sample

3 и создает такое раснределение магнитных силовых линлй, которое способствует одновременному возбуждению продольных и сдвиговых зльтразвуковых колебаний. Причем, измен величины магнитных полей, можно получать продольные и сдвиговые ультразвуковые колебани с равными амплитудами. В этом случае повышаетс точность измерени , например, скоростей, упругих модулей, так3 and creates such a distribution of magnetic force linly, which contributes to the simultaneous excitation of longitudinal and shear ultrasonic vibrations. Moreover, by changing the magnitude of the magnetic fields, it is possible to obtain longitudinal and shear ultrasonic oscillations with equal amplitudes. In this case, the measurement accuracy, for example, velocities, elastic moduli, increases.

как они осуществл ютс па одной базе.as they are carried out on the same base.

Использование устройства, изображенного на фиг. 4, например, в измерителе скорости, позвол ет возбуждать в исследуемом образце только сдвиговые ультразвуковые колебани .The use of the device shown in FIG. 4, for example, in a speed meter, allows only ultrasonic shear vibrations to be excited in the sample under test.

Блок пита.ни электромагнитов снабжен переключателем, что позвол ет получать с помощью электромагнитов одноименные (фиг. 2, 3) и разноименные (фиг. 4) полюса концентраторов магнитных полей в зоне контрол .The power supply unit of electromagnets is equipped with a switch, which allows to obtain with the help of electromagnets of the same name (Fig. 2, 3) and opposite (Fig. 4) poles of the magnetic field concentrators in the control zone.

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. A device for contactless excitation and reception of ultrasound by the shadow method in sheet magnetic materials, containing electromagnets with concentrators arranged symmetrically with respect to the product, a unit of electromagnets that excites and receives coils, the turns of which are located in the planes of the perpendicular longitudinal axis of the electromaterials, different in order to

sensitivity increase when controlling by longitudinal waves, magnetic field end titrators are made with single poles in the form of truncated straight cones, on which smaller bases are planted

Inner diameters and rigidly fixed inductors in the form of flat rings.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the accuracy of the control,

Part of the turns of the exciting and receiving coils is located under the same poles of the magnetic zeros concentrators.

ooo

o o o) OJO o o

Fig 5

Rig