Електромагнітний акустичний перетворювач

Реферат: Електромагнітний акустичний перетворювач містить два паралельно встановлені магнітоводи, між якими з однієї сторони розташований магніт, а з іншої сторони розташований плоский провідниковий випромінювач, головна площина якого перпендикулярна головним осям магнітоводів. Магнітоводи складаються з набору елементів з низьким магнітним опором, що виконані у вигляді набору магнітопровідникових тонких стержнів, встановлені таким чином, щоб було можливе переміщення один відносно одного та в напрямку перпендикулярному до головної площини плоско провідникового випромінювача. UA 89697 U (54) ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ АКУСТИЧНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ UA 89697 U UA 89697 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки неруйнівного контролю металевих виробів ультразвуковим методом. При проведенні неруйнівного контролю металевих виробів ультразвуковим методом широко застосовуються електромагнітні акустичні перетворювачі (ЕМА перетворювачі), за допомогою яких можна сформувати акустичну хвилю в металі контрольованого об'єкта без використання контактної рідини, через іржу або лакофарбове покриття. Принцип дії ЕМА перетворювача заснований на формуванні акустичної хвилі в результаті взаємодії первинного та наведеного струмів у поверхневому шарі метала об'єкта контролю. ЕМА перетворювач складається з вузла підмагнічування та плоского провідникового випромінювача. Вузол підмагнічування - це електромагніт або постійний магніт. Плоский провідниковий випромінювач складається з котушки або набору елементарних провідників, які розташовані поряд з поверхнею об'єкта контролю або виробу. Відомий ЕМА перетворювач [Шкарлет Ю.М., Бесконтактные методы ультразвукового контроля. - М.: Машиностроение, 1974. - С. 56.], який призначений для ультразвукового контролю листового матеріалу. ЕМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і плоского провідникового випромінювача. В свою чергу, вузол підмагнічування складається з потужних концентраторів магнітного поля, які розташовані з двох сторін контрольованого листа металу. Випромінювач складається з потужних концентраторів магнітного поля, які розташовані з двох сторін контрольованого листа металу. Випромінювач складається зі спіральної котушки, яка розташована між контрольованою поверхнею і торцевою поверхнею одного із концентраторів магнітного поля. Схема побудови ЕМА перетворювача не дозволяє проводити контроль металевих об'єктів великої товщини. Відомий ЕМА перетворювач [Буденков Б.А., Буденков Г.А. и др. Бесконтактный ввод и прием ультразвука. - Дефектоскопия, 1969. - № 1. - С. 121-123.], який призначений для ультразвукового контролю виробів довільної товщини. ЕМА перетворювач складається з вузла підмагнічування та випромінювача. Вузол підмагнічування представлений у вигляді П-подібного магніту, полюси якого розташовані на поверхні контрольованого металевого виробу. Випромінювач являє собою решітку, що складається з декількох паралельних один одному провідників, які розташовані в одній площині. Решітка розташована між полюсами магніту, паралельно поверхні контрольованого виробу. ЕМА перетворювач має постійний магніт, внаслідок чого не має можливості оперативно змінювати значення магнітної індукції зовнішнього поля на поверхні виробу, який контролюємо. Разом з тим відомо [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. Электромагнитно-акустический метод контроля ферромагнитных листов и труб. Дефектоскопия, 1972. - №4. - С. 44-48.], що максимальний ефект при контролі виробів з різноманітних матеріалів, досягається при різних значеннях магнітної індукції зовнішнього поля. Відомий ЕМА перетворювач [патент України на корисну модель № 17947, G01N29/04], що складається з П-подібного вузла підмагнічування та випромінювача. Центральна частина вузла підмагнічування являється постійним магнітом, який має можливість здійснювати плоскопаралельний рух щодо об'єкта контролю, за рахунок чого досягається поступова зміна магнітної індукції в об'єкті контролю. Недоліком перетворювача виступає зниження ефективності роботи вузла підмагнічування при контролі об'єктів складної форми внаслідок нещільного прилягання полюсів П-подібного вузла підмагнічування до поверхні контрольованого виробу. Відомий ЕМА перетворювач [патент України на винахід № 82723, G01N29/04], який складається з вузла підмагнічування у вигляді декількох паралельних магнітоводів, між якими з однієї сторони встановлений постійний магніт, а з іншої сторони - плоский провідниковий випромінювач. Зміна індукції в об'єкті контролю досягається за рахунок обертання постійного магніту навколо точки своєї симетрії Конструкція ЕМА перетворювача не гарантує щільного прилягання торців магнітоводів до поверхні об'єкта контролю. Відомий ЕМА перетворювач [см. патент Японии 2004-177267, G01N29/04[, який є найбільш близьким аналогом розробленого винаходу. ЕМА перетворювач складається з П-подібного вузла підмагнічування і плоского дротового випромінювача. Плоский провідниковий випромінювач являє собою решітку, яка складається з декількох паралельних один одному провідників, що розташовані в одній площині. Решітка розташована між полюсами вузла підмагнічування, паралельно поверхні контрольованого виробу. Вузол підмагнічування містить у собі два паралельних магнітоводи і постійний магніт, який розташований між магнітоводів з однієї сторони. Друга сторона магнітоводів є полюсами вузла підмагнічування. Постійний магніт являє собою прямокутний брусок, який встановлений з можливістю обертання або плоскопаралельного руху вздовж магнітів, за рахунок чого регулюється магнітна індукція в 1 UA 89697 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 об'єкті. Як і в усіх аналогах, конструкція ЕМА перетворювача не забезпечує щільного прилягання торцевих поверхонь магнітоводів до поверхні об'єкта контролю, який має складну форму, що може призвести до зниження якості вимірів через відмінності характеристик реально формованого в об'єкті контролю магнітного поля від заданих значень. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості ультразвукових вимірів у об'єкті контролю, який має складну геометричну форму, за рахунок забезпечення більш щільного прилягання торцевих поверхонь магнітоводів до поверхні об'єкта контролю. Це дозволить досягти постійності магнітної картинки на поверхні контрольованого об'єкта у зоні формування ультразвукової хвилі, що, в свою чергу, забезпечить більшу точність та постійність результатів вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що в ЕМА перетворювачі, що складається з двох паралельно встановлених магнітоводів, між якими з однієї сторони розташований магніт, а з іншої сторони розташований плоский провідниковий випромінювач, головна площина якого перпендикулярна головним осям магнітоводів, у відповідності до корисної моделі, магнітоводи складаються з набору елементів з низьким магнітним опором, що виконані у вигляді набору магнітопровідникових тонких стержнів, встановлені таким чином, щоб було можливе переміщення один відносно одного та в напрямку перпендикулярному до головної площини плоскопровідникового випромінювача. Суть корисної моделі пояснюють креслення. ЕМА перетворювач складається з вузла підмагнічування і плоского провідникового випромінювача. Плоский провідниковий випромінювач являє собою решітку, яка складається з декількох розташованих в одній площині паралельних один одному провідників або плоску котушку. Вузол підмагнічування складається з двох паралельно встановлених магнітоводів, між якими з однієї сторони розташований магніт, а з іншої сторони між магнітоводами розташований плоский провідниковий випромінювач, головна площина якого перпендикулярна головним осям магнітоводів. Магнітоводи складаються з набору елементів з низьким магнітним опором. Для контролю об'єкта складної тривимірної форми (наприклад, сферичної), використовуються ЕМА перетворювач, магнітоводи якого складаються з магнітопровідних стержнів, які паралельні один одному і головним осям магнітоводів, що мають можливість здійснювати повздовжній рух один відносно одного перпендикулярно до головної площини плоского провідникового випромінювача. ЕМА перетворювач працює наступним чином. Для проведення неруйнівного контролю, ЕМА перетворювач встановлюють на поверхню виробу, що контролюється. За рахунок конструкції магнітоводів, їх торцеві поверхні повторюють форму об'єкта контролю, мінімізуючи зазори, на яких відбувається розсіювання магнітного поля. Після цього на плоский провідниковий випромінювач подають електричний сигнал, в результаті чого в поверхневому шарі об'єкта контролю індукуються вихрові струми. Взаємодія первинного і наведеного струмів призводить до появи тиску, який змінюється з ультразвуковою частотою. Ультразвукові коливання утворюють в металі просторово-періодичне поле, під впливом якого частки середовища здійснюють коливання. При перетині коливними частками силових ліній магнітного поля, в поверхневому шарі металу виникають вихрові струми, які вимірюються за допомогою приймальної частини системи неруйнівного контролю. За рахунок більшої щільності прилягання торцевих поверхонь магнітоводів до поверхні об'єкта, який підлягає контролю, просторовий розподіл вектора магнітної індукції у зоні формування ультразвукової хвилі буде більш прогнозовано, як по величині, так і по напрямку, що, в свою чергу, призведе до підвищення якості і постійності результатів ультразвукових вимірювань. Конструкція запропонованого ЕМА перетворювача пояснюється рисунками, які наведені на фіг. 1-3. Де 1 - об'єкт контролю, 2 - плоский провідниковий випромінювач, 3 - магнітоводи, 4 магніт, 5 - елементи з низьким магнітним опором, які виконані у вигляді стержнів. Рисунок, який представлений на фіг. 1, ілюструє загальну конструкцію запропонованого ЕМА перетворювача. Рисунок, який представлений на фіг. 2, ілюструє роботу ЕМА перетворювача при контролі об'єкта, який має складну тривимірну форму поверхні. Рисунок на фіг. 3 пояснює роботу ЕМА перетворювача на поверхні складної геометричної форми об'єкта контроля. Як зображено на рисунку фіг. 3 магнітоводи у вигляді стержнів будуть повторювати профіль контролюючого об'єкта. Використання запропонованого ЕМА перетворювача дозволить підвищити ефективність та точність контролю вимірювань об'єктів складної форми та спростити проведення автоматичного і автоматизованого контролю. 60 2 UA 89697 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Електромагнітний акустичний перетворювач, що містить два паралельно встановлені магнітоводи, між якими з однієї сторони розташований магніт, а з іншої сторони розташований плоский провідниковий випромінювач, головна площина якого перпендикулярна головним осям магнітоводів, який відрізняється тим, що магнітоводи складаються з набору елементів з низьким магнітним опором, що виконані у вигляді набору магнітопровідникових тонких стержнів, встановлені таким чином, щоб було можливе переміщення один відносно одного та в напрямку перпендикулярному до головної площини плоско провідникового випромінювача. 3 UA 89697 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4