Комбінований електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль

Реферат: Комбінований електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль має корпус та закріплені в ньому три джерела постійного магнітного поля, три високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі, одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а дві других - приймаючі. Приймаючі високочастотні котушки індуктивності розташовані з двох сторін від збуджуючої високочастотної котушки індуктивності на однаковій відстані. Всі високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що всі робочі ділянки всіх високочастотних котушок індуктивності виконані паралельними та з однаковою відстанню між кожними сусідніми робочими ділянками. UA 121968 U (12) UA 121968 U UA 121968 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів неруйнівного контролю і може бути використана для визначення за допомогою ультразвукових імпульсів неоднорідності фізико-механічних характеристик металів. Відомий електромагнітно-акустичний (ЕМА) перетворювач (ЕМАП) [1] для збудження та прийому Імпульсів ультразвукових поверхневих хвиль, який, має розміщені в корпусі джерела постійного магнітного поля, високочастотні котушки індуктивності, виконані в формі "зигзаг", що розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі. Недоліком даного перетворювача є недостатня чутливість при визначенні неоднорідності пружних характеристик металу виробу вздовж його поверхні. Найбільш близьким до запропонованого є ЕМА перетворювач [2], що складається з корпуса та розміщених в ньому плоского збуджуючого індуктора та прийомного індуктора, над якими розміщені джерела магнітного поля. Індуктори виконані в вигляді плоских "зигзагоподібних" котушок із заданим для даної частоти періодом намотки провідників. Недоліком такого ЕМАП є те, що для оцінки властивостей металу використовуються характеристики ультразвукових поверхневих хвиль, що отримані на заданій базі. Такий підхід має недостатню точність визначення фізико-механічних характеристик металу. В основу корисної моделі поставлено задача створити ЕМА перетворювач, нове виконання якого дозволило б підвищити точність визначення фізико-механічних характеристик металу за рахунок відносного методу вимірювання двома ідентичними приймаючими високочастотними котушками індуктивності. Задача вирішується наступним чином. В комбінованому електромагнітно-акустичному перетворювачі для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль, що має корпус та закріплені в ньому три джерела постійного магнітного поля, три високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі, одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а дві других - приймаючими, при цьому приймаючі високочастотні котушки індуктивності розташовані з двох сторін від збуджуючої високочастотної котушки індуктивності на однаковій відстані, а всі високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що всі робочі ділянки всіх високочастотних котушок індуктивності виконані паралельними та з однаковою відстанню між кожними сусідніми робочими ділянками. На фіг. 1 наведено схематичне зображення комбінованого електромагнітно-акустичного перетворювача для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль та його розміщення на ОК. На фіг. 1 позначені: 1 - корпус; 2, 3 і 4 - джерела постійного магнітного поля; 5, 6 і 7 високочастотні котушки індуктивності; 8 - неелектропровідна неферомагнітна основа; 9, 10 і 11 з'єднувальні провідники; 12, 13 і 14 - з'єднувачі; ОК - об'єкт контролю. L - відстань між збуджуючою високочастотною котушкою 6 індуктивності та приймаючими високочастотними котушками 7 і 8 індуктивності. Стрілками позначено напрямки розповсюдження збуджених ультразвукових хвиль. На фіг. 2 наведено розташування в неелектропровідній неферомагнітній основі над поверхнею ОК високочастотних котушок індуктивності комбінованого ЕМАП для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль. На фіг. 2 позначені: 5, 6 і 7 - високочастотні котушки індуктивності з паралельними робочими ділянками 15-26; 8 - неелектропровідна неферомагнітна основа; 27, 28 та 29 - зони дії постійного магнітного поля. L - відстань між збуджуючою високочастотною котушкою 6 індуктивності та приймаючими високочастотними котушками 7 і 8 індуктивності. Стрілками позначено напрямки розповсюдження збуджених ультразвукових хвиль. ЕМАП працює наступним чином. ЕМАП, який має корпус 1, розташовують над поверхнею ОК, як це зображено на фіг. 1. Джерела 2, 3 та 4 постійного магнітного поля створюють в поверхневому шарі ОК в зонах 27, 28 та 29 постійне магнітне поле. Імпульси струму живлять високочастотну котушку 6 індуктивності через з'єднувач 13 і провідники 10. Високочастотна котушка 6 індуктивності з допомогою паралельних робочих ділянок 15-18 генерує електромагнітне поле. Взаємодія магнітних і електромагнітних полів формує змінну силу в поверхневому шарі ОК, що породжує імпульси ультразвукових поверхневих хвиль з однаковими параметрами, які розповсюджуються вздовж поверхні нормально паралельним робочим ділянкам 15-18 в двох взаємно протилежних напрямках (показано стрілками на фіг. 1). Максимальною амплітуда збуджених сигналів буде при встановленні відстаней між сусідніми робочими ділянками високочастотної котушки 6 індуктивності рівними половині довжини збудженої ультразвукової хвилі. Після проходження відстані L ультразвукові поверхневі імпульси приймаються в зонах 27 та 29 дії постійного магнітного поля паралельними робочими 1 UA 121968 U 5 10 15 20 25 ділянками 19-22 та 23-26 високочастотними котушками 5 та 7 відповідно. Максимально амплітуда прийнятих сигналів буде при встановленні відстаней між сусідніми робочими ділянками високочастотних котушок 5 та 7 індуктивності рівними половині довжини збудженої ультразвукової хвилі. Якщо характеристики металу між збуджуючою високочастотною котушкою 6 індуктивності та приймаючими високочастотними котушками 5 та 7 індуктивності однакові, то і параметри прийнятих імпульсів також будуть однакові. Отже контрольовані ділянки металу будуть відповідати встановленим нормативно - технічною документацією вимогам. Якщо характеристики металу між збуджуючою високочастотною котушкою 6 індуктивності та приймаючими високочастотними котушками 5 та 7 індуктивності не однакові, то і параметри прийнятих імпульсів також будуть не однакові. При цьому по різниці характеристик прийнятих імпульсів високочастотними котушками 5 та 7 індуктивності можна судити про ступінь невідповідності властивостей металу встановленим нормативно-технічною документацією вимогам. Технічним результатом винаходу є те, що ЕМА перетворювач даної конструкції має високу чутливість до різниці характеристик металу вздовж його поверхні, що має суттєве значення при виготовленні виробів з використанням обробки тиском - прокатки, штампування та іншого. Джерела інформації: 1. Чабанов В.Е., Жуков В.А. Особенности ультразвукового контроля с применением электромагнитно - акустических преобразователей // В мире неразрушающего контроля. - 2013. - № 1. - 36-43 с. 2. Мигущенко Р.П. Сучков Г.М., Петрищев О.Н., Десятниченко О.В. Теория и практика электромагнитно-акустического контроля. Часть 5. Особенности конструирования и практического применения ЭМА устройств ультразвукового контроля изделий. Харьков: ТОВ "Планета-принт", 2016. - 230 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Комбінований електромагнітно-акустичний перетворювач для контролю імпульсами ультразвукових поверхневих хвиль, що має корпус та закріплені в ньому три джерела постійного магнітного поля, три високочастотні котушки індуктивності з робочими ділянками, які виконані у зигзагоподібній формі і розміщені в неелектропровідній неферомагнітній основі, одна високочастотна котушка індуктивності є збуджуючою, а дві других - приймаючі, який відрізняється тим, що приймаючі високочастотні котушки індуктивності розташовані з двох сторін від збуджуючої високочастотної котушки індуктивності на однаковій відстані, при цьому всі високочастотні котушки індуктивності розміщені в одній площині таким чином, що всі робочі ділянки всіх високочастотних котушок індуктивності виконані паралельними та з однаковою відстанню між кожними сусідніми робочими ділянками. 2 UA 121968 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 3