Роздільно-поєднаний електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами хвиль релея та лемба

Реферат: Роздільно-поєднаний електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами хвиль Релея та Лемба містить корпус та закріплені в ньому два джерела постійного магнітного поля, дві високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі. Одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а друга – приймальною. Протектор, електромагнітні екрани розміщені між полюсами джерел постійного магнітного поля і високочастотними котушками індуктивності. Обидві високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що робочі ділянки приймальної та збуджуючої високочастотних котушок індуктивності розташовані одна від одної на відстані. UA 117697 U (54) РОЗДІЛЬНО-ПОЄДНАНИЙ ЕЛЕКТРОМАГНІТНО-АКУСТИЧНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ІМПУЛЬСАМИ ХВИЛЬ РЕЛЕЯ ТА ЛЕМБА UA 117697 U UA 117697 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів неруйнівного контролю і може бути використаний для виявлення дефектів в металовиробах та визначення фізико-механічних характеристик за допомогою ультразвукових імпульсів. Відомими аналогами є безконтактні електромагнітно-акустичні (ЕМА) перетворювачі (ЕМАП) [1] для збудження імпульсів хвиль Релея та Лемба, які, в залежності від конструкції, можуть формувати різні діаграми спрямованості акустичного поля. Оскільки об'єкт контролю (ОК) приймає безпосередню участь в збудженні і прийомі акустичних імпульсів, то його характеристики також слід враховувати при конструюванні ЕМАП. Металевий корпус ЕМА перетворювача виконує роль електромагнітного екрана, що в комплексі з іншими елементами конструкції підвищує завадостійкість і міцність конструкції. Важливою частиною перетворювача є джерело магнітного поля (ДМП) та джерело електромагнітного поля. Електромагнітне поле отримують завдяки електричним імпульсам струму, що протікають через високочастотну котушку індуктивності (індуктора). Збудження і прийом акустичних хвиль реалізують використанням магнітного і електромагнітного полів, формуючи в поверхневому шарі ОК ультразвукові коливання необхідної частоти, яка як правило задається нормативно-технічною документацією. Недоліком аналога є формування діаграми спрямованості акустичного поля в двох протилежних напрямках, що може приводити до появи імпульсів когерентних завад і, відповідно, до неправильної оцінки якості ОК. Найближчим аналогом до корисної моделі є ЕМА-перетворювач [2], що складається з плоского індуктора, над яким розміщено ДМП. Індуктор виконаний в вигляді плоскої "зигзагоподібної" котушки із заданим для даної частоти періодом намотки провідників. Недоліком аналога є те, що при такому геометричному виконанні індуктора та ДМП діаграма спрямованості збуджених ультразвукових коливань також є двонаправленою. Окрім того, одночасно збуджуються імпульси завад когерентних частот об'ємних хвиль, що може призвести до неправильної оцінки якості ОК. В основу корисної моделі поставлена задача створити ЕМА перетворювач, нове виконання якого дозволило б підвищити достовірність виявлення дефектів ОК за рахунок зменшення впливу двонаправленості діаграми спрямованості акустичного поля та впливу завад когерентних частот об'ємних хвиль. Поставлена задача вирішується тим, що в роздільно-поєднаному електромагнітноакустичному перетворювачі для контролю імпульсами хвиль Релея та Лемба, що має корпус та закріплені в ньому два джерела постійного магнітного поля, дві високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі, одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а друга - приймальною, протектор, електромагнітні екрани, які розміщені між полюсами джерел постійного магнітного поля і високочастотними котушками індуктивності, обидві високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що робочі ділянки приймальної та збуджуючої високочастотних котушок індуктивності розташовані одна від одної на відстані, що визначається за формулою L=Kλ, де L - відстань між збуджуючою та приймальною високочастотними котушками індуктивності; λ - довжина хвилі Релея, яка підлягає збудженню в об'єкті контролю та прийому з нього; К - експериментально визначений коефіцієнт, при цьому поздовжні частини робочих ділянок збуджуючої та приймальної високочастотних котушок індуктивності орієнтовані одна до одної під кутом 120±10°. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведена схематичне зображення роздільно-поєднаного електромагнітно-акустичного перетворювача для контролю імпульсами хвиль Релея та Лемба та його розміщення на ОК. На фіг. 2 наведено розташування високочастотних котушок індуктивності роздільно-поєднаного електромагнітно-акустичного перетворювача для контролю імпульсами хвиль Релея та Лемба в неелектропровідній неферомагнітній основі ЕМАП. На фіг. 1 позначені: 1 - корпус; 2 і 3 - джерела постійного магнітного поля; 4 і 5 високочастотні котушки індуктивності; 6 - неелектропровідна неферомагнітна основа; 7 протектор; 8 і 9 - електромагнітні екрани; 10 і 11 - з'єднувальні провідники; 12 і 13 - з'єднувачі; ОК - об'єкт контролю. На фіг. 2 позначені: 4 і 5 - високочастотні котушки індуктивності з поздовжніми частинами робочих ділянок 14 і 15; 6- неелектропровідна неферомагнітна основа; 16 та 17 - зани дії постійного магнітного поля. ЕМАП працює наступним чином. 1 UA 117697 U 5 10 15 20 25 30 35 ЕМАП, який має корпус 1, розташовують на поверхні ОК, як це зображено на фіг.1 так, щоб протектор 7 прилягав до поверхні ОК. Джерело 2 постійного магнітного поля створює в поверхневому шарі ОК в зоні 16 поляризуюче магнітне поле. Імпульси струму живлять високочастотну котушку 4 індуктивності через роз'єм 12 і провідники 10. Високочастотна котушка 4 індуктивності за допомогою поздовжніх частин робочих ділянок 14 генерує електромагнітне поле. Наведення магнітних і електромагнітних полів формує змінну силу на поверхні ОК, що породжує імпульси ультразвукових поверхневих хвиль або хвиль Лемба, які розповсюджуються вздовж поверхні переважно нормально поздовжнім частинам робочих ділянок 14 в зоні 16 дії магнітного поля. Створене акустичне поле сканує поверхню ОК хвилями Релея або об'єм тонкого виробу хвилями Лемба. Електромагнітний екран 9 блокує когерентні акустичні завади, які можуть збудитися в джерелі 2 постійного магнітного поля. Протектор 7 захищає ЕМА перетворювач від пошкоджень під час сканування поверхні ОК. Якщо в ОК є дефект, то ультразвукові імпульси відбиваються від нього і надходять до високочастотної котушки 5 індуктивності з поздовжніми частинами робочих ділянок 15, які знаходиться в зоні 17 дії постійного магнітного поля джерела 3. Взаємодія акустичного поля імпульсу від дефекту та постійного магнітного поля приводить до появи над зоною 17 електромагнітного поля, яке формує в високочастотній котушці 5 індуктивності з поздовжніми частинами робочих ділянок 15 відповідний електричний імпульс, який несе інформацію про дефект. При цьому за рахунок розташування високочастотних котушок індуктивності одна від одної на відстані, що визначається за формулою L=Kλ, де L - відстань між збуджуючою та приймальною високочастотними котушками індуктивності; λ - довжина хвилі Релея, яка підлягає збудженню в об'єкті контролю та прийому з нього; Κ - експериментально визначений коефіцієнт, а також орієнтації поздовжніх частин робочих ділянок 15 та поздовжніх частин робочих ділянок 14 під кутом 120°±10° виключається прийом когерентних акустичних завад, які можуть генеруватися іншими ділянками високочастотної котушки 4 індуктивності. Окрім того, поверхня ОΚ сканується тільки в одній його частині, яка знаходиться в області розкриття тупого кута 120±10°, що також зменшує прийняття акустичних завад. Технічним результатом винаходу є те, що перетворювач даної конструкції має високу захищеність від когерентних акустичних завад. В результаті запропонований перетворювач підвищує достовірність ультразвукового контролю поверхні металевих виробів хвилями Релея або об'єму тонких виробів хвилями Лемба. Джерело інформації: 1. Комаров В.А. Квазистационарное электромагнитно - акустическое преобразование в металлах / В.А. Комаров. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. - 235 с. 2.Горделий В.И. Современные электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля / В.И.Горделий, В.Е.Чабанов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2005. - № 2. - С. 59-60. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Роздільно-поєднаний електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами хвиль Релея та Лемба, що містить корпус та закріплені в ньому два джерела постійного магнітного поля, дві високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі, одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а друга - приймальною, протектор, електромагнітні екрани, які розміщені між полюсами джерел постійного магнітного поля і високочастотними котушками індуктивності, який відрізняється тим, що обидві високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що робочі ділянки приймальної та збуджуючої високочастотних котушок індуктивності розташовані одна від одної на відстані, що визначається за формулою L=Kλ, де L - відстань між збуджуючою та приймальною високочастотними котушками індуктивності; λ довжина хвилі Релея, яка підлягає збудженню в об'єкті контролю та прийому з нього; Κ експериментально визначений коефіцієнт, при цьому поздовжні частини робочих ділянок збуджуючої та приймальної високочастотних котушок індуктивності орієнтовані одна до одної під кутом 120±10°. 2 UA 117697 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3