Электромагнитно-акустический преобразователь поверхностных волн

Электромагнитно-акустический преобразователь поверхностных волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушаюшему контролю материалов электромагнитно-акустическим преобразователем . Цель изобретения .- повышение чувствительности за счет отсутствия потерь на расхождение волн. Для этого намагничивающая система преобразователя выполнена в виде цилиндрического сердечника U-образного сечения , центральный стержень которого охвачен плоской катушкой индуктивности , выполненной в виде решетки с равноудаленными от друга и изогнутыми по окружности в кольцо витками с противоположным направлением тока в соседних витках. 2 ил. 3 (Я с

СОНИ СОВЕТСНИХ

ВЛ

PECAYS JlHH

А1

Щ)5 G 01 N 2 /04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР (21) 4782629/28 (22) 20.11.89 (46) 07,06.9?. Бюл. 8 21 (71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделения АН СССР (72) С.Э.Бабкин, P.С.Ильясов, В.А.Комаров и В.И.Рубцов (53) 620.17(088.8) (56) Бабкин С.Э. и др. Устройство для бесконтактного возбуждения и приема волн Рэлея в ферромагметиках.

Дефектоскопия, 1989, М 6, с. 93 и 94.

Авторское свидетельство СССР

11 375546, кл. G 01 N 29/04, 1973.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может с быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Известен электромагнитно-акустический (ЭИА) преобразователь поверхностных волн, содержащий две намагничивающие системы в виде П-образных электромагнитов с меандровыми катушками между полюсами, которые закреплены в едином корпусе рядом один с другим. Одна катушка возбуждает поверхностную волну, другая ее принимает.

Этот преобразователь имеет следующий недостаток: токовые элементы катушек должны быть достаточно точно установлены один параллельно друго2 (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов электромагнитно"акустическим преобразователем. Цель изобретения .- повышение чувствительности за счет отсутствия потерь на расхождение волн. Для этого намагничивающая система преобразователя выполнена в виде цилиндрического сердечника L -îáðàçíîão сечения, центральный стержень которого охвачен плоской катушкой индуктивности,. выполненной в виде решетки с равноудаленными от друга и изогнутыми по окружности в кольцо витками с противоположным направлением тока в соседних витках. 2 ил. му, без перекосов. Кроме того, приемная катушка собирает менее 503 энергии, излучаемой возб,ждающей катушкой, из-за эффекта расхождения волны, Наиболее близким к изобретению является ЭИА-преобразователь, содержащий электромагнит и .Фокусирующую индукционную катушку, выполненную в виде плоской рамки с криволинейными равноудаленными друг от друга пазами.

Этот преобразователь обладает низкой чувствительностью, поскольку вследствие эффекта расхождения волны к приемному элементу приходит менее

504 энергии излученной волны.

Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя, 3 173

Поставленная цель достигается тем, что в ЭМА-преобразователе поверхност- ных волн, содержащем намагничивающую систему и плоскую индукционную катушку, выполненную в виде решетки с равноудаленными один от другого и изог-

° нутыми в плоскости катушки витками . с противоположным направлением тока в соседних витках, витки катушки выполнены изогнутыми по окружности в кольцо, а намагничивающая система выполнена в виде цилиндрического броневого сердечника |J-образного сечения, центральный стержень которого охватывает катушка индуктивности, 0 предлагаемом преобразователе возбуждаются две круговые поверхностные волны - сходящаяся к центру и расходящаяся от центра. Сходящаяся к центру волна Фокусируется в центре кольца, превращается в расходящуюся и принимается этим же преобразова телем. Таким образом, предлагаемый

ЭМА-преобразователь может быть одно-. временно и возбуждающим, и приемным, а значит, работает в совмещенном режиме. При возбуждении волны энергия распределяется поровну между сходящейся и расходящейся волной. Все 503 энергии, излученной преобразователем внутрь, попадут обратно в преобразователь (без учета естественного рассеяния волны в материале), так как в предлагаемом преобразователе по сранению с известными отсутствует эффект расхождения волны, обусловленный конечными размерами преобразователя, С этой точки зрения кольцевой преобразователь эквивалентен бесконечному, Это повышает чувствительность преобразователя.

На фиг. 1 изображена индукционная кольцевая катушка ЭМА-преобразователя; на фиг. 2 - схема ЭМА-преобразователя.

Преобразователь (фиг. 2) содержит .индукционную катушку 1 и намагничивающую систему, состоящую в общем случае из Ферромагнитного сердечника

2 и намагничивающей катушки 3 (в сл чае выполнения сердечника íà основе постоянных магнитов катушка 3 может отсутствовать). Индукционная катушка 1 (фиг, 1) выполнена изогнутой в плоскости катушки по окруж ности в кольцо с равноудаленными и

2 один от другого на расстояние - про тивоположно-направленными токовымй

9280 4 элементами. Ферромагнитный сердечник выполнен в виде цилиндрического броневаго сердечника Ш-образного сечения.

Ha его центральный полюс надета намагничивающая катушка 3. Индукционная

ЭМА-катушка 1 также надета на центральный полюс и закреплена внутри сердечника 2 (например, приклеена), l0

ЭМА-катушка соединена с дефектоскопом, а намагничивающая катушка - c источником тока (не показаны) . ЭМАпреобразователь устанавливают на поверхность исследуемого образца 4.

Преобразователь работает следующим образом, С помощью намагничивающей системы в поверхностном слое образца 4 под катушкой 1 создают подмагничивающее поле (фиг. 2). При подаче на катушку высокочастотного импульса от дефектоскопа (не показан) в образце возбуждается поверхностназ волна. l3 за" висимости от образца это может быть волна Рэлея, волна Лэмба или волна в слое. Длина волны соответствует периоду решетки "h (фиг. 1). Каждый элемент катушки dx возбуждает. волну, распространяющуюся в двух противоположных направлениях К и К, перпендикулярно току в витках, как показано стрелками (Фиг. 1).

Таким образом, предлагаемая индукционная катушка, выполненная в форме кольца, возбуждает две круговые nog5 BepxHocTHble волны - сходящуюся к цен" тру и расходящуюся от центра, Сходящаяся круговая волна фокусируется .в точке О, превращается в расходящуюся, и проходя снова под катушкой, 40. наводит в ней приемный сигнал, регистрируемый дефектоскопом, последний при этом должен .работать в совмещенном режиме.

Таким образом, в предлагаемом пре45 образователе 504 энергии излученной волны приходит обратно в катушку, следовательно„ чувствительность это" го преобразователя превосходит известные.

50 Катушка, изготовленная на основе фольгированного стеклотекстолита, имеет шесть токовых элементов, т.е. три витка (два рядом расположенных и противоположно направленных токовых элемента образуют один витлок)< внутренний диаметр кольца 30 мм, внешний

44 мм, период решетки (длина возбуждаемой поверхностной волны) g =2 мм.

Сердечники намагничивающих систем

5 17 изготавливают из армко-железа, катуш-. ки намагничивающих систем запитываются импульсным током, чтобы обеспечить на поверхности образца из магнитомягкой стали (армко-железо, ст.10) подмагничивающее поле порядка 2 Тл.

Возбуждение и прием ЭИА-сигналов осуществляют с помощью деФектоскопа ДУК-66. Испытания показывают работо" способность преобразователя, его про" стоту и повышенную чувствительность.

Изобретение позволяет улучшить локальность измерений, так как при аналогичных данных по чувствительности площадь контролируемого участка для предлагаемого преобразователя значительно меньше.

39280 б

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический пре1 образователь поверхностных волн, содержащий намагничивающую систему и плоскую катушку индуктивности, выполненную в виде решетки с равноудаленными один от другого и изогнутыми в плоскости катушки витками с протиО воположным направлением тока в соседних витках; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, витки. катушки выпол- . нены изогнутыми по окружности в кольцо, намагничивающая система выполнена в виде цилиндрического сердечника й-образного сечения, центральный стержень которого охвачен катушкой индуктивности.

1 к!