Електромагнітний акустичний перетворювач

1. Електромагнітний акустичний перетворювач, що складається з вузла підмагнічування і розташованого між його полюсами випромінювача, що являє собою решітку з декількох розташованих в одній площині паралельних один одному і полюсам вузла підмагнічування провідників, причому вузол підмагнічування містить встановлений з можливістю руху постійний магніт у формі паралелепіпеда з закругленими краями, розташований між верхніми торцями двох магнітопроводів, нижні торці яких утворюють полюси вузла підмагнічування, який відрізняється тим, що перетворювач містить два додаткових магнітопроводи, нижні то C2 2 82723 1 3 82723 металу. ЭМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і випромінювача. У свою чергу, вузол підмагнічування являє собою могутні концентратори магнітного поля, розташовані з двох сторін контрольованого листа металу. Випромінювач являє собою спіральну котушку, розташовану між контрольованою поверхнею і торцем одного з концентраторів магнітного поля. Схема побудови ЭМА перетворювача не дозволяє проводити контроль металевих об’єктів, що мають значну товщину. Відомий ЭМА перетворювач [див. Буденков Б.А., Буденков Г.А. и др. Бесконтактный ввод и прием ультразвука. - Дефектоскопия, 1969, №1, с.121-123.], призначений для ультразвукового контролю металевих виробів довільної товщини. ЭМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і випромінювача. Вузол підмагнічування являє собою П-образний магніт, полюси якого розташовані на поверхні контрольованого металевого виробу. Випромінювач являє собою решітку, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами магніту, паралельно поверхні контрольованого виробу. Для формування звукової хвилі системою синфазних випромінювачів, відстань між випромінювачами вибирають рівну l = l ; при порушенні систем протифазних випромінювачів l= l / 2 , де l = c c / f - довжина нормальної ультразвукової хвилі у відповідній робочій крапці; ~~ nn фазова швидкість ультразвукової хвилі; f - робоча частота ультразвукового випромінювання. ЭМА перетворювач має постійний магніт, що не дозволяє оперативно змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу. Разом з тим відомо [див. Эйчина В.Г., Кеслер Н.А. Влияние магнитного поля на затухание ультразвуковых колебаний. - Дефектоскопия, 1972, №3, с.53-58; Малинка А.В., Драпкин И.А., Коломоец Н.Т. Электромагнитноакустический метод контроля ферромагнитных листов и труб. - Дефектоскопия, 1972, №4, с.4448.], що максимальний ефект при контролі виробів з різних матеріалів, досягається при різному значенні магнітної індукції зовнішнього поля. Відомий ЭМА перетворювач [див. патент Японії 2004-177267, G01N29/04], що є прототипом винаходу, який заявляється. ЭМА перетворювач складається з П-образного вузла підмагнічування і випромінювача. Випромінювач являє собою решітку, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами вузла підмагнічування, паралельно поверхні контрольованого виробу. Вузол підмагнічування містить у собі постійний магніт, розташований між верхніми торцями магнітопровідів. Нижні торці магнітопровідів є полюсами вузла підмагнічування. Постійний магніт являє собою прямокутний брусок із закругленими краями. Магніт установлений з можливістю обертання навколо своєї поперечної осі симетрії, розташованої паралельно ниткам-випромінювачам. Конструкція дат 4 чика дозволяє змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу в широких межах. Разом з тим, при проведенні вимірів в умовах значних зовнішніх полів, напрямок результуючого вектора магнітної індукції поля на поверхні контрольованого об’єкта може не збігатися з напрямком вектора магнітної індукції поля, формованого вузлом підмагнічування. Конструкція вузла підмагнічування прототипу не дозволяє змінювати значення магнітної індукції подовжнього поля. Наявність некомпенсованої подовжньої складової поля може привести до мінливості результатів виміру того самого об’єкта, що знаходиться в різних умовах впливу зовнішніх магнітних полів. В основу винаходу покладена задача підвищення якості вимірів за рахунок попередньої компенсації поперечної складової зовнішнього магнітного поля. Для цього, у конструкцію ЭМА перетворювача введений додатковий П-образний вузол підмагнічування, полюси якого розташовані з двох сторін випромінювача, перпендикулярно ниткам. Це дозволить домогтися сталості магнітної картинки на поверхні контрольованого об’єкта, що у свою чергу, приведе до сталості результатів виміру при контролі в умовах зовнішніх магнітних полів. Задача, покладена в основу винаходу, вирішується за рахунок того, що в ЭМА перетворювачі, який складається з вузла підмагнічування і розташованого між його полюсами випромінювача, що представляє собою решітку з декількох розташованих в одній площині рівнобіжних один одному і полюсам вузла підмагнічування провідників, причому вузол підмагнічування являє собою рухливий постійний магніт у формі прямокутника з закругленими краями, розташований між верхніми торцями рівнобіжних один одному магнітопровідів, нижні торці яких утворять полюси вузла підмагнічування, у відповідності с винаходом, у перетворювач уведені два додаткових магніто-вода, нижні торці яких розташовані з двох сторін випромінювача, у площині полюсів магнітопроводів вузла підмагнічування, перпендикулярно провідникам решітки, при цьому верхні торці всіх магнітопровідів спрямовані до центра магніту, а магніт установлений з можливістю обертання навколо своєї крапки симетрії. Для зручності експлуатації, магніт може бути запресований у діамагнітну речовину у формі кулі, що розташована між торцями, що мають сферичні вирізи, магнітопровідів, при цьому площини симетрії магніту і кулі збігаються. Суть винаходу полягає в наступному. ЭМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і випромінювача. Випромінювач являє собою решітку, що складаються з декількох розташованих в одній площині паралельно один одному провідників (ниток-випромінювачів). Решітка розташована між полюсами вузла підмагнічування, у безпосередній близькості від поверхні контрольованого виробу, паралельно їй. Ниткивипромінювачі повинні розташовува тися один від одного на відстані l , пропорційному l - довжині нормальної акустичної хвилі, порушуваної ЭМА перетворювачем. Тобто, l = l / n , n=1, 2,... k де 5 82723 ціле число. У більшості випадків практичного застосування перетворювачів, n=1 або n=2 [див. Глухов Н А., Бобров В.Т., Веременко С.В., Дружаев Ю.А., Колмогоров В.Н., Лебедева Н.А. Электромагнитно-акустические преобразователи для упругих волноводов. - Дефектоскопия, 1972, №4, с.38-45]. При контролі виробів з феромагнітних матеріалів, n=6 [див. Буденков Г.А. Гуревич С.Ю. Современное состояние бесконтактных методов и средств ультразвукового контроля: Акустические методы. Дефектоскопия, 1981, №5, стр.6-22]. Вузол підмагнічування складається з чотирьох магнітопровідів, установлених перпендикулярно поверхні контрольованого виробу, навколо випромінювача. При цьому полюса двох магнітопроводів розташовані паралельно ниткам, а двох інших (додаткових) - перпендикулярно ниткам решітки. Верхні торці магнітопровідів спрямовані до центра магніту. Магніт, розташований між верхніми торцями магнітопровідів, виконаний у виді паралелепіпеда з закругленими краями. При цьому забезпечена можливість обертання магніту навколо своєї крапки симетрії. Для зручності практичної експлуатації, магніт поміщений усередину кулі з діамагнітного матеріалу, наприклад, способом запресовування. Магнітопровіди, випромінювач і куля магніту зафіксований один відносно другого за допомогою прямокутного бруска, виготовленого з діелектричного матеріалу. При цьому випромінювач прикріплений до нижньої сторони бруска, до бічних сторін якого прикріплені внутрішні сторони магнітопровідів. На верхній стороні діелектричного бруска зроблена сферична виїмка. Для зручності, куля може бути постачена ручкою, а на поверхні кулі нанесена координатна сітка. Робота пропонованого ЭМА перетворювача полягає в наступному . Для проведення неруйнівного контролю, ЭМА перетворювач установлюють 6 на поверхню контрольованого виробу. При цьому випромінювач розташовують безпосередньо біля поверхні. За допомогою вузла підмагнічування у верхньому шарі об’єкта контролю створюється постійне магнітне поле. Необхідні характеристики магнітного поля одержують, обертаючи магніт щодо точки його симетрії. При обертанні магніту буде змінюватися значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні контрольованого виробу. У визначеному положенні магніту, буде забезпечена максимальна компенсація подовжньої складового зовнішнього магнітного поля, при заданому значенні магнітної індукції поперечної складової . Після цього на нитці випромінювача подається електричний сигнал, у результаті чого в поверхневому шарі об’єкта контролю індуцуються вихрові струми. Взаємодія первинного і наведеного струмів приводить до появи тисків, що змінюються з ультразвуковою частотою. Ультразвукові коливання, у свою чергу, створюють у металі просторовоперіодичне поле, під впливом якого частки середовища роблять коливання. При перетинанні коливними частками силових ліній магнітного поля, у поверхневому шарі металу виникають вихрові струми, що реєструються за допомогою прийомної частини системи неруйнівного контролю. Конструкція пропонованого ЭМА перетворювача пояснюється рисунками, приведеними на Фіг.1-3. На Фіг.1 показаний ескіз поперечного розрізу ЭМА перетворювача, на Фіг.2 - вид зверху, на Фіг.3 - вид знизу. Де 1 - випромінювач, 2 - магніт, 3 - магнітопровіди, 4 - брусок з діелектричного матеріалу, 5 - куля, 6 - поверхня контрольованого об’єкта, 7 - додаткові магнітопровіди. Використання пропонованого ЭМА перетворювача дозволить підібрати оптимальні характеристики магнітного поля на поверхні контрольованого виробу без використання обертових магнітів і електромагнітів. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 82723 8 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