Малоапертурний магнітострикційний сенсор

Реферат: Винахід належить до неруйнівного ультразвукового контролю і може використовуватися для визначення параметрів та конфігурації акустичної хвилі в системах ультразвукової діагностики та контролю. Малоапертурний магнітострикційний сенсор містить корпус, хвилевід з магнітострикційного матеріалу, котушку збудження, розташовану на хвилеводі, ультразвукове дзеркало, з'єднане з корпусом, демпфер, розташований на кінці хвилеводу та постійний магніт, закріплений на котушці збудження додатково має узгоджуючий трансформатор, закріплений на демпфері, вхідна обмотка якого електрично з'єднана з котушкою збудження, а вихідна обмотка служить виходом сенсора. Технічним результатом винаходу є забезпечення зменшення у декілька разів втрат електричної енергії сигналу на шляху від котушки збудження до вимірювальних пристроїв, що дає можливість підвищити коефіцієнт електромеханічного зв'язку сенсора та точність вимірювання параметрів акустичного поля в рідких та твердих тілах. UA 115699 C2 (12) UA 115699 C2 UA 115699 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до неруйнівного ультразвукового контролю і може знайти застосування для визначення параметрів та конфігурації акустичної хвилі в системах ультразвукової діагностики та контролю. Відомий магнітострикційний ультразвуковий зонд, який містить корпус, хвилевід з магнітострикційного матеріалу, та котушку збудження, розташовану на хвилеводі (Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нім., 2 вид., М, 1957. - С. 154). Відомий ультразвуковий зонд не дозволяє вимірювати параметри акустичного поля в твердих тілах, та має малу точність вимірювання. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого винаходу є ультразвуковий малоапертурний магнітострикційний сенсор, що містить корпус, хвилевід з магнітострикційного матеріалу, котушку збудження, розташовану на хвилеводі, ультразвукове дзеркало, з'єднане з корпусом, демпфер, розташований на кінці хвилеводу та постійний магніт, закріплений на котушці збудження (Патент України 104567, G01N29/00, 29/04, опубл. 10.02.14, Бюл. № 3). Цей сенсор має малий рівень вихідного електричного сигналу, малий електричний вихідний імпеданс та великі втрати енергії сигналу при передачі його до електронних вимірювальних пристроїв. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення ультразвукового сенсора шляхом оснащення його узгоджуючим трансформатором, закріпленим на демпфері, що дозволить підвищити рівень електричного сигналу на виході сенсора та зменшити втрати енергії сигналу при передачі його до електронних вимірювальних пристроїв. Поставлена задача вирішується тим, що малоапертурний магнітострикційний сенсор, який містить корпус, хвилевід з магнітострикційного матеріалу, котушку збудження, розташовану на хвилеводі, ультразвукове дзеркало, з'єднане з корпусом, демпфер, розташований на кінці хвилеводу та постійний магніт, закріплений на котушці збудження, згідно з винаходом, додатково оснащений узгоджуючим трансформатором, закріпленим на демпфері, вхідна обмотка якого з'єднана з котушкою збудження, а вихідна - є виходом сенсора. Електричний імпеданс малоапертурного магнітострикційного сенсора є малим, зазвичай він складає десяті або соті частки Ома. У відомого сенсора значна частина електричного сигналу з виходу котушки збудження втрачається на підвідних проводах всередині сенсора та на зовнішніх кабелях, що з'єднують його з електронними вимірювальними приладами. Оснащення малоапертурного магнітострикційного сенсора узгоджуючим трансформатором, закріпленим на демпфері, майже повністю виключає втрати електричного сигналу, збільшує рівень сигналу на виході сенсора та його вихідний електричний імпеданс. Запропонований ультразвуковий малоапертурний магнітострикційний сенсор зображений на кресленні 1, де 1 - корпус, 2 - ультразвукове дзеркало, 3 - хвилевід, 4 - котушка збудження, 5 постійний магніт, 6 - демпфер, 7 - узгоджуючий трансформатор. Принцип роботи запропонованого сенсора полягає в наступному: акустична хвиля, що потрапляє на ультразвукове дзеркало, віддзеркалюється від усієї поверхні дзеркала, крім поверхні, де розташований приймаючий кінець хвилеводу, тому що акустичний імпеданс хвилеводу близький до акустичного імпедансу об'єкта контролю, а акустичний імпеданс ультразвукового дзеркала значно відрізняється від акустичного імпедансу об'єкта контролю. При цьому на приймаючому кінці хвилеводу збуджується поздовжня акустична хвиля, яка розповсюджується вздовж хвилеводу зі швидкістю с. Через час t=l/c, де l - відстань між приймаючим кінцем хвилеводу та котушкою збудження, в котушці збудження виникне електричний сигнал, пропорційний акустичному сигналу внаслідок дії ефекту магнітострикції. Акустичний сигнал, який досягне другого кінця хвилеводу, поглинається демпфером. Електричний сигнал з котушки збудження потрапляє на вхідну обмотку узгоджуючого трансформатора, вихідна обмотка якого є виходом сенсора. Узгоджуючий трансформатор розташований поблизу від котушки збудження, тому втрати енергії електричного сигналу на підвідних проводах на шляху до вихідного роз'єму сенсора суттєво знижуються. Крім того, 2 вихідний електричний імпеданс перетворювача збільшується в n разів, де n - коефіцієнт трансформації узгоджуючого трансформатора, що майже повністю виключає втрати електричного сигналу при передачі його до вимірювальних приладів. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Малоапертурний магнітострикційний сенсор, що містить корпус, хвилевід з магнітострикційного матеріалу, котушку збудження, розташовану на хвилеводі, ультразвукове дзеркало, з'єднане з корпусом, демпфер, розташований на кінці хвилеводу та постійний магніт, закріплений на котушці збудження, який відрізняється тим, що додатково оснащений узгоджуючим 1 UA 115699 C2 трансформатором, закріпленим на демпфері, вхідна обмотка якого електрично з'єднана з котушкою збудження, а вихідна обмотка служить виходом перетворювача. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2