Спосіб формування акустичної хвилі

1. Спосіб формування акустичної хвилі в струмопровідному середовищі об'єкта контролю, який полягає в тому, що паралельно поверхні об' 3 83295 рення вузької діаграми спрямованості спосіб не одержав широкого поширення. Відомий електромагнітний акустичний (ЕМА) спосіб формування звукової хвилі [див. Сазонов Ю.И., Шкарлет Ю.М. Исследование бесконтактных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний: Ультразвуковые методы контроля. - Дефектоскопия, 1969, №5, с.2], що є прототипом винаходу, що заявляється. Спосіб полягає в наступному. Паралельно поверхні контрольованого об'єкта встановлюють провідник. На середовище об'єкта контролю впливають магнітним полем. По провіднику пропускають імпульс струму, під дією якого в об'єкті контролю індуцируються вихрові струми. Взаємодія первинного й наведеного струмів приводить до появи тисків, що змінюються зі звуковою частотою. Звукові коливання, у свою чергу, створюють у металі просторово-періодичне поле, під впливом якого частки середовища роблять коливання. Даний спосіб покладений в основу роботи більшості безконтактних перетворювачів. У ряді ЕМА перетворювачів, для збільшення чутливості, як провідник, використають решітку з декількох розташованих паралельно один одному нитоквипромінювачів [див., наприклад, патент Японії 2004-177267, G01N29/04]. Спосіб, обраний як прототип, дозволяє сформувати в контрольованому об'єкті звукову хвилю, через повітряний проміжок, шар фарби або іржі, не вимагає контактної рідини, простий у реалізації. Спосіб може застосовуватись в умовах високих температур і більших швидкостей переміщення об'єкта контролю щодо провідника. Разом з тим, для реалізації способу потрібне створення достатньо потужного зовнішнього магнітного поля, що в ряді випадків може бути небажано. Через потужні магніти, більшість електромагнітних акустичних датчиків мають відносно більші габарити. В основу винаходу покладене завдання безконтактного формування акустичної хвилі в середовища х об'єктів контролю без впливу сильних зовнішніх полів і розширення функціональних можливостей апаратури неруйнівного контролю шляхом пропущення струму через об'єкт контролю. Це дозволить відмовитися від джерела зовнішнього магнітного поля, що у свою чергу, дозволить спростити конструкцію перетворювача, зменшити його габарити. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що в способі формування акустичної хвилі в струмопровідному середовищі об'єкта контролю, що полягає в тім, що паралельно поверхні об'єкта контролю розміщають провідник, по якому пропускають імпульс струму, відповідно до винаходу, одночасно із пропущенням струму по провіднику, струм пропускають і через об'єкт контролю безпосередньо під провідником. Пропонований спосіб полягає в наступному. Паралельно поверхні контрольованого об'єкта встановлюють провідник, по якому пропускають імпульс струму, в ідеальному випадку, змінюющогося за гармонійним законом. Одночасно із цим струм пропускають по об'єкту контролю уздовж провідника. У цьому випадку, поверхня об'єкта контролю і провідник можуть розглядатися, як па 4 ралельно розташовані провідники зі струмом, взаємодіючі між собою. З електромагнітної теорії поля відомо, що на паралельні провідники зі струмом діє сила, прямо пропорційна добутку струмів у провідниках і обернено пропорційній відстані між ними [див., наприклад, Савельев И.В. Курс общей физики, том 2. М.: Наука, 1973. - стр. 157]. При однаковому напрямку стр умів провідники відштовхуються, при протилежному - притягаються. У зв'язку із цим, у момент пропущення імпульсу струму по провіднику, на одиницю довжини поверхні об'єкта контролю буде діяти певна сила, вираження для якої в загальному випадку може бути записане у вигляді: m 2 ×i × i f = k× 0 × 1 2 4× p b де f - сила, що діє на одиницю довжини поверхні об'єкта контролю; k- коефіцієнт пропорційності; m0 - магнітна постійна; i1, i2 - струми, що протікають по провіднику й об'єкту контролю (під провідником); b - відстань від провідника до об'єкта контролю. Під дією сили f, на поверхні об'єкта контролю під провідником буде формуватися розподіл тисків. При цьому величина тиску безпосередньо під провідником буде максимальною, що змінюється за законом, обумовленому законом зміни струмів у провіднику й об'єкті контролю. Зміна тиску на поверхні об'єкта контролю приведе до формування просторово-періодичного поля, під впливом якого частки середовища роблять коливання, що відбуваються з певною коливальною швидкістю, тобто, до формування звукової хвилі. Для підвищення створюваного на поверхні об'єкта контролю тиску, провідник може бути виконаний у вигляді решітки з розташованих паралельно один одному ниток-випромінювачів. Ниткивипромінювачі повинні розташовува тися один від другого на відстані l, пропорційній l - довжині порушуваної нормальної акустичної хвилі. Тобто, l = l/n, де n = 1, 2,... k - ціле число. Ефект може бути посилений, якщо одночасно із пропущенням імпульсу струму по провіднику, між провідником (провідниками) і поверхнею об'єкта контролю подають імпульс напруги. Додатковий тиск на поверхню об'єкта контролю створюється за рахунок електростатичної взаємодії між зарядами провідника (провідників) і об'єкта контролю. На Фіг.1 і 2 представлені малюнки, що пояснюють пропонований спосіб формування акустичної хвилі. На Фіг.1 показано розміщення провідника 1 щодо поверхні об'єкта контролю 2. Де i1, i2 - струми, що протікають по провіднику й об'єкту контролю (під провідником); На Фіг.2 показанo варіант виконання провідника у вигляді решітки ниток-випромінювачів. Де l відстань поміж нитками-випромінювачами. Запропонований спосіб формування звукової хвилі може знайти застосування при проведенні неруйнівного контролю провідників, що перебувають під струмом (наприклад, силових шин) а також трубопроводів, обладнаних системою катодного захисту. У цьому випадку відпадає необхідність у додатковому джерелі струму. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83295 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601