Комбінований спосіб формування акустичної хвилі

Реферат: Комбінований спосіб формування акустичної хвилі, при якому розміщують над поверхнею об'єкта контролю випромінювач у вигляді системи провідників. Впливають на об'єкт контролю магнітним полем, сформованим за допомогою магніту з магнітопроводом з пропущенням імпульсу струму по системі провідників. Одночасно з пропусканням по системі провідників імпульсу струму на поверхні об'єкта контролю створюють додатковий акустичний тиск. UA 119989 U (54) КОМБІНОВАНИЙ СПОСІБ ФОРМУВАННЯ АКУСТИЧНОЇ ХВИЛІ UA 119989 U UA 119989 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки неруйнівного контролю металевих виробів за допомогою ультразвуку. Відомим аналогом є механічний спосіб формування звукової хвилі в об'єкті контролю [див. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справочник/под ред. В.В. Клюева. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1976. - С. 280], що полягає в короткочасному імпульсному впливі (ударі) твердим предметом на поверхню об'єкта контролю. Недоліком способу є неможливість формування звукової хвилі із заданими характеристиками. Відомим аналогом є контактний спосіб формування звукової хвилі в об'єкті контролю [див. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справочник/ под ред. В.В. Клюева. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1976. - С. 178]. Для порушення хвилі використовують перетворювач, що притискають до поверхні виробу, змащеного контактною рідиною. Звукова хвиля формується перетворювачем (наприклад, п'єзоелектричним або магнітострикційним) і передається в середовище об'єкта контролю через контактну рідину. Спосіб одержав широке поширення, однак має обмеження, пов'язані з необхідністю створення надійного акустичного контакту між перетворювачем і об'єктом контролю. Різновидом контактного способу є менісковий (щілинний) і імерсійний способи формування звукової хвилі в середовищі об'єкта контролю (див. те ж джерело інформації). Способам властиві ті ж недоліки. Відомим аналогом є тепловий спосіб формування звукової хвилі в об'єкті контролю [див. Неразрушающий контроль: справочник/ под ред. В.В. Клюева. Т. 2: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.]. У тепловому способі поверхню об'єкта контролю піддають імпульсному локальному нагріванню за допомогою лазера або високочастотного індуктора. При цьому акустична хвиля виникає за рахунок перемінних в часі термомеханічних напруг через нерівномірний розподіл температур. Недоліком способу є складність прийому акустичних коливань. Крім цього у ряді випадків, застосування локального нагрівання об'єкта контролю може бути небажаним. Відомим аналогом є електростатичний спосіб формування звукової хвилі в об'єкті контролю [див. Цапенко В.К. Акустичні перетворювачі. - К.: НТУУ КІЛ, 2004. - С. 7-8]. Поверхню об'єкта контролю роблять однієї із пластин конденсатора. Акустичні коливання виникають за рахунок сил взаємодії електричних зарядів. Через низьку чутливість і складність створення вузької діаграми спрямованості спосіб не одержав широкого поширення. Відомим аналогом спосіб формування акустичної хвилі в струмопровідному середовищі об'єкта контролю [патент України на винахід № 83295, G01N 29/04]. Паралельно поверхні контрольованого об'єкта встановлюють провідник, по якому пропускають імпульс струму. Одночасно із цим струм пропускають по об'єкту контролю уздовж провідника. В цьому випадку акустична хвиля виникає за рахунок взаємодії токів двох провідників. Небажане використання даного способу у разі знаходження об'єкта контролю під впливом зовнішних магнітних полів. Найближчим аналогом є електромагнітно-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]. 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 індукуються вихрові струми. Взаємодія первинного й наведеного струмів приводить до появи тисків, що змінюються зі звуковою частотою (акустичного тиску). Звукові коливання, у свою чергу, створюють у металі просторово-періодичне поле, під впливом якого частки середовища роблять коливання. Даний спосіб поставлений в основу роботи більшості безконтактних перетворювачів. У ряді електромагнітно-акустичних перетворювачів, для збільшення чутливості, при впливі на середовище об'єкта контролю магнітним полем, використовують джерела магнітного поля з можливістю зміни його характеристик, [див., наприклад, Формирование магнитного поля с заданными характеристиками в ЭМА преобразователях систем неразрушающего контроля промышленного оборудования / А.А. Подолян // Методи та прилади контролю якості. - ІваноФранківськ: Вид-во Ів.-Франковського нац.техн. ун-ту нафти і газу, 2006. - Вип. 17. -С. 18-21]. Найближчий аналог 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. Недоліком найближчого аналога є на порядок менша величина акустичного тиску сформованої хвилі в порівнянні зі способом заснованим на використанні п'єзоперетворювача. 1 UA 119989 U 5 10 15 20 25 30 35 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення безконтактного способу формування акустичної хвилі в середовищах об'єктів контролю і розширення функціональних можливостей апаратури неруйнівного контролю шляхом використання комбінованих способів формування акустичної хвилі в об'єкті контролю. Це дозволить підвищити величину акустичного тиску на поверхні контролю, що дозволить підвищити достовірність та якість контролю. Поставлена задача вирішується тим, що у комбінованому способі формування акустичної хвилі, полягає в розміщенні над поверхнею об'єкта контролю випромінювача у вигляді системи провідників, впливі на об'єкт контролю магнітним полем, сформованим за допомогою магніту з магнітопроводом з пропущенням імпульсу струму по системі провідників, згідно з корисною моделлю, одночасно з пропусканням по системі провідників імпульсу на поверхні об'єкта контролю створюють додатковий акустичний тиск. Корисну модель виконують наступним чином. На поверхні середовище об'єкта контролю електромагнітно-акустичним способом формують акустичну хвилю. 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 індукуються вихрові струми. Взаємодія первинного й наведеного струмів приводить до появи тисків, що змінюються зі звуковою частотою (акустичного тиску). Звукові коливання, у свою чергу, створюють у металі просторовоперіодичне поле, під впливом якого частки середовища роблять коливання з певною частотою. Одночасно з впливом на середовище об'єкта контролю магнітним полем, на поверхні об'єкт контролю в зоні впливу магнітного поля створюють додатковий акустичний тиск одним із відомих способів (механічний спосіб, термоакустичний спосіб (електроіскровий; нагрівання променем імпульсного лазера; нагрівання пучком заряджених частинок; ті інші), оптикоакустичний спосіб, магнітострикційний спосіб, електромагнітний (ЕМА), п'єзоелектричний спосіб ті інші) або комбінацією відомих способів. Створення додаткового акустичного тиску на поверхні об'єкта контроля приводить до формування акустичної хвилі в об'єкті контролю. При цьому формування акустичних хвиль відбувається таким чином, щоб частоти сформованих на поверхні об'єкта контролю акустичних хвиль електромагнітно-акустичним способом та створених за рахунок додаткового акустичного тиску збігалися, при цьому була сформована сумарна акустична хвиля. Застосування запропонованого способу приведе до збільшення акустичного тику та при певних збіганнях частот хвиль (резонансі) до різкого збільшення амплітуди сумарної акустичної хвилі. Використання корисної моделі дозволить підібрати оптимальні характеристики акустичної хвилі на поверхні контрольованого об'єкта, що приведе до зростання якості та достовірності контролю. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Комбінований спосіб формування акустичної хвилі, що полягає в розміщенні над поверхнею об'єкта контролю випромінювача у вигляді системи провідників, впливі на об'єкт контролю магнітним полем, сформованим за допомогою магніту з магнітопроводом з пропущенням імпульсу струму по системі провідників, який відрізняється тим, що одночасно з пропусканням по системі провідників імпульсу струму на поверхні об'єкта контролю створюють додатковий акустичний тиск. 45 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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