UA17947U - Electromagnetic acoustic transducer - Google Patents

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до техніки неруйнівного контролю металевих виробів ультразвуковим методом. 2 При проведенні неруйнівного контролю металевих виробів ультразвуковим методом широкого поширення набули електромагнітні акустичні перетворювачі (ЕМА перетворювачі), що дозволяють сформувати акустичну хвилю в металі контрольованого об'єкту без використання контактної рідини, через іржу або лакофарбне покриття. Принцип дії ЕМА перетворювачів заснований на формуванні акустичної хвилі в результаті взаємодії в поверхневому шарі металу контрольованого об'єкту первинного і наведеного струмів. 70 ЕМА перетворювачі складаються з вузла підмагнічування і випромінювача. Вузол підмагнічування є електромагніт або постійний магніт. Випромінювач є котушкою або набором елементарних ниток-провідників, розташованих в безпосередній близькості від поверхні контрольованого об'єкту або виробу.

Відомий ЕМА перетворювач |див. Шкарлет Ю.М. Бесконтактнье методьі! ультразвукового контроля. М.:

Машиностроение, 1974, с.56), призначений для ультразвукового контролю листового металу. ЕМА перетворювач 72 складається з вузла підмагнічування і випромінювача. У свою чергу, вузол підмагнічування є потужним концентратором магнітного поля, розташованим з двох боків контрольованого листа металу. Випромінювач є спіральною котушкою, розташованою між контрольованою поверхнею і торцем одного з концентраторів магнітного поля. Схема побудови ЕМА перетворювача не дозволяє проводити контроль металевих об'єктів, що мають значну товщину.

Відомий ЕМА перетворювач |див. Буденков Б.А., Буденков Г.А. и др. Бесконтактньй ввод и прием ультразвука. - Дефектоскопия, 1969, Мо1, с.121-123), призначений для ультразвукового контролю металевих виробів довільної товщини. ЕМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і випромінювача. Вузол підмагнічування є П-образний магніт, полюси якого розташовані на поверхні контрольованого металевого виробу. Випромінювач є решіткою, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами магніту, паралельно поверхні -птв) контрольованого виробу. Для формування звукової хвилі системою синфазних випромінювачів, відстань між випромінювачами вибирають рівному ЕХ ; при збудженні систем випромінювачів протифаз ТЕЖ де Бе - довжина нормальної ультразвукової хвилі у відповідній робочій точці; щ - фазова швидкість ультразвукової ї- хвилі; 7 - робоча частота ультразвукового випромінювання. «

ЕМА перетворювач має постійний магніт, що не дозволяє оперативно змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу. Разом з тим відомо |див. Зйчина В.Г., Кеслер Н.А. (22)

Влияние магнитного поля на затухание ультразвуковьїх колебаний. - Дефектоскопия, 1972, МоЗ, с. 53-58; їч-

Малинка А.В., Драпкин И.А., Коломоец Н.Т. Злектромагнитно-акустический метод контроля ферромагнитньх листов и труб. - Дефектоскопия, 1972, Мо4, с. 44-484ї, що максимальний ефект при контролі виробів з різних «-- матеріалів, досягається при різному значенні магнітної індукції зовнішнього поля.

Відомий ЕМА перетворювач |див. патент Японії 2004-177267, (301М429/04, перший варіанті, призначений для ультразвукового контролю металевих виробів довільної товщини. ЕМА перетворювач складається з П-образного « вузла підмагнічування і випромінювача. Випромінювач є решіткою, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами ші с вузла підмагнічування, паралельно поверхні контрольованого виробу. Вузол підмагнічування включає м електромагніт, закріплений між верхніми частинами магнітоводів. Нижні торці магнітоводів є полюсами вузла я підмагнічування. Наявність електромагніту дозволяє змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу в широких межах, проте приводить до додаткового споживання електроенергії, що у ряді випадків практичного застосування перетворювача є небажаним. - Відомий ЕМА перетворювач |див. патент Японії 2004-177267, «301М429/04, другий варіанті, що є прототипом -1 корисної моделі, що заявляється. ЕМА перетворювач складається з П-образного вузла підмагнічування і випромінювача. Випромінювач є решіткою, що складаються з декількох розташованих в одній площині се) паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами вузла ї» 50 підмагнічування, паралельно поверхні контрольованого виробу. Вузол підмагнічування включає постійний магніт, розташований між верхніми торцями магнітоводів. Нижні торці магнітоводів є полюсами вузла підмагнічування. "ч Постійний магніт є прямокутний брусок із закругленими краями. Магніт встановлений з можливістю обертання навколо своєї подовжньої осі симетрії, розташованої паралельно ниткам-випромінювачам. Конструкція датчика дозволяє змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу в широких межах. Разом з тим, наявність магніту, що обертає, може бути неприйнятна із-за конструктивних обмежень с системи неруйнівного контролю, що використовує даний перетворювач.

У основу корисної моделі покладено завдання розширення технологічних можливостей виготовлення ЕМА перетворювачів з регульованим значенням магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу за рахунок застосування магніту у формі прямокутного рівнобедреного обеліска, встановленого між 60 торцями магнітоводів, що мають скоси. Плоскопаралельне переміщення магніту уздовж осі, перпендикулярній площині випромінювача дозволить плавно змінювати повітряний проміжок між полюсами магніту і торцями магнітоводів. Це, у свою чергу, дозволить добитися плавної зміни магнітної індукції на поверхні контрольованого виробу за допомогою відмінного від аналогів і прототипу конструктивного рішення.

Завдання, покладене в основу корисної моделі, вирішується за рахунок того, що в ЕМА перетворювачі, що 65 складається з П-образного вузла підмагнічування і розташованого між його полюсами випромінювача, що є решіткою з декількох розташованих в одній площині паралельних один одному і полюсам вузла підмагнічування провідників, в якому вузол підмагнічування є рухомий постійний магніт, розташований між верхніми торцями паралельних один одному магнітоводів, нижні торці яких утворюють полюси вузла підмагнічування, відповідно до корисної моделі, магніт виконаний у вигляді розміщеного над випромінювачем прямокутного рівнобедреного обеліска, похилі сторони якого, що є полюсами магніту, направлені на торці магнітоводів, що мають аналогічний нахил, а менша підстава магніту направлена на випромінювач і паралельно йому, при цьому магніт встановлений з можливістю плоскопаралельного переміщення уздовж осі, перпендикулярної площини випромінювача.

Суть корисної моделі полягає в наступному. 70 ЕМА перетворювач складається з П-образного вузла підмагнічування і випромінювача. Випромінювач є решіткою, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами вузла підмагнічування, в безпосередній близькості від поверхні контрольованого виробу, паралельно їй. Нитки-випромінювачі повинні розташовуватися один від одного на відстані ЖЖ , ТЕ |(|див. Глухов Н.А., Бобров В.Т., Веременко С.В., Дружаев Ю.А., Колмогоров 75 В.Н., Лебедева Н.А. Злектромагнитно-акустические преобразователи для упругих волноводов. - Дефектоскопия, 1972, Мо4, с.38-45.), або, при контролі виробів з феромагнітних матеріалів, на відстані ЕВ див. Буденков

Г.А. Гуревич С.Ю. Современное состояние бесконтактньїх методов и средств ультразвукового контроля:

Акустические методьі. - Дефектоскопия, 1981, Мо5, стр. 6-22), де Х - довжина нормальної акустичної хвилі, порушуваною ЕМА перетворювачем.

П-образний вузол підмагнічування складається з постійного магніту, розташованого в центральній частині вузла і двох магнітоводів, встановлених перпендикулярно поверхні контрольованого виробу. Магніт має форму прямокутного рівнобедреного обеліска |див., наприклад, Бронштейн И.Н., Семедяєв КА. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ. М.: Наука, 1980, стр. 222). Він встановлений паралельно площині випромінювача, при цьому менша підстава магніту розташована з боку випромінювача. Похилі сторони магніту, що є його полюсами, направлені на торці магнітоводів, що мають аналогічний нахил. -

Магнітоводи, випромінювач і магніт зафіксовані один щодо одного за допомогою прямокутного бруска, виготовленого з діелектричного матеріалу. При цьому випромінювач прикріплений до нижньої сторони бруска, до бічних сторін якого прикріплені внутрішні сторони магнітоводів. На верхній стороні діелектричного бруска встановлений механізм плоскопаралельного переміщення магніту. о

Робота пропонованого ЕМА перетворювача полягає в наступному. Для проведення неруйнівного контролю, «

ЕМА перетворювач встановлюють на поверхню контрольованого виробу. При цьому випромінювач розташовують в безпосередній близькості від поверхні. За допомогою вузла підмагнічування у верхньому шарі (о) об'єкту контролю створюється постійне магнітне поле. Необхідні характеристики магнітного поля отримують, їч- переміщаючи магніт уздовж осі, перпендикулярної площини випромінювача. Значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу змінюватиметься в міру зміни величини повітряного -- проміжку між полюсами магніту і верхніми торцями магнітоводів. Після цього на нитці випромінювача подається електричний сигнал із заданими характеристиками, внаслідок чого в поверхневому шарі об'єкту контролю індукуються вихрові струми. Взаємодія первинного і наведеного струмів приводить до появи тиску, що « змінюється з ультразвуковою частотою. Ультразвукові коливання, у свою чергу, створюють в металі просторово-періодичне поле, під впливом якого частинки середовища здійснюють коливання. При перетині т с частинками, що коливаються, силових ліній магнітного поля, в поверхневому шарі металу виникають вихрові в струми, які реєструються за допомогою приймальної частини системи неруйнівного контролю. » Конструкція пропонованого ЕМА перетворювача пояснюється малюнком, приведеним на Фіг.1, де 1 - випромінювач, 2 - магніт, З - магнітоводи, 4 - брусок з діелектричного матеріалу, 5 - механізм плоскопаралельного переміщення, 6 - поверхня контрольованого об'єкту. - Нитки випромінювача можуть бути виготовлені методом труїння металевої фольги, приклеєної до нижньої -1 сторони діелектричного бруска, або нанесені за допомогою напилення.

Використання пропонованого ЕМА перетворювача дозволить підібрати оптимальні характеристики іс) магнітного поля на поверхні контрольованого виробу без використання магнітів, що обертаються і їз 20 електромагнітів. що

Claims (5)

Формула винаходу

1. Електромагнітний акустичний (ЕМА) перетворювач, що складається з П-подібного вузла підмагнічування і с розташованого між його полюсами випромінювача, що є решіткою з декількох розташованих в одній площині паралельних один одному і полюсам вузла підмагнічування провідників, причому вузол підмагнічування є рухомий постійний магніт, розташований між верхніми торцями паралельних один одному магнітоводів, нижні торці яких утворюють полюси вузла підмагнічування, який відрізняється тим, що магніт виконаний у вигляді бо розміщеного над випромінювачем прямокутного рівнобедреного обеліска, похилі сторони якого, що є полюсами магніту, направлені на торці магнітоводів, що мають аналогічний нахил, а менша основа магніту направлена на випромінювач і паралельна йому, при цьому магніт встановлений з можливістю плоскопаралельного переміщення уздовж осі, перпендикулярній площині випромінювача.

2. ЕМА перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що провідники решітки випромінювача розташовані 65 один від одного на відстані Хх, 5/2 бо 5/6 де у, - довжина нормальної акустичної хвилі, порушуваною ЕМА перетворювачем.

З. ЕМА перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що випромінювач закріплений на діелектричному прямокутному бруску, до бічних сторін якого прикріплені внутрішні сторони магнітоводів, а на верхній стороні діелектричного прямокутного бруска встановлений механізм плоскопаралельного переміщення магніту.

4. ЕМА перетворювач за п. 2, який відрізняється тим, що грати випромінювача виготовлені методом труїння металевої фольги, нанесеної на діелектричному прямокутному бруску.

5. ЕМА перетворювач за п. 2, який відрізняється тим, що грати випромінювача виготовлені методом напилення металу на нижню сторону діелектричного прямокутного бруска. що 2 у « (о) у ьо

- . и? - -і се) щ» що 60 б5