Електромагнітно-акустичний перетворювач

Реферат: Електромагнітно-акустичний перетворювач, 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. Магнітоводи являють собою набір елементів з низьким магнітним опором, що встановлені з можливістю здійснювати переміщення один відносно одного у напрямку, паралельному до головної площини провідникового випромінювача. UA 97928 U (12) UA 97928 U UA 97928 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 електромагнітно-акустичні перетворювачі (ЕМА перетворювачі), за допомогою яких можливо 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 металу 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-видного 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 контролюємого виробу. ЕМА перетворювач має постійний магніту, 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-видного вузла підмагнічування та випромінювача. Центральна частина вузла підмагнічування є постійним магнітом, який має можливість здійснювати плоско-паралельний 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-видного 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-видного 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 об'єкті. Як і 1 UA 97928 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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. У 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. Задача, яка поставлена в основу корисної моделі, вирішується за рахунок того, що в ЕМА перетворювач, 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, що магнітоводи складаються з набору елементів з низьким магнітним опором, що встановлені з можливістю здійснювати переміщення один відносно одного у напрямку, паралельному до головної площини провідникового випромінювача. Суть корисної моделі полягає в наступному. 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, використовуються ЕМА перетворювач, магнітоводи якого складаються з магнітопровідних рухомих елементів, які паралельні один одному і перпендикулярні осям магнітоводів, та мають можливість здійснювати повздовжній рух один відносно одного паралельно 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 встановлюються на плоскі ділянки поверхні 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 частками силових ліній, що коливаються, 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 кресленнями, які наведені на фіг. 1 - фіг. 4. Де 1 - об'єкт контролю, 2 - плоский провідниковий випромінювач, 3 - елементи магнітоводів, 4 - магніт. Креслення, яке представлене на фіг. 1 та фіг. 2 ілюструє загальну конструкцію запропонованого ЕМА перетворювача. Креслення на фіг. 3, та фіг. 4 пояснює роботу ЕМА перетворювача на поверхні складної геометричної форми об'єкта контролю. Як зображено на кресленні фіг. 3 та фіг. 4 магнітоводи у вигляді рухомих елементів будуть встановлені на плоскій ділянці поверхні об'єкта контролю. Використання запропонованого ЕМА перетворювача дозволить підвищити ефективність та точність контролю вимірювань об'єктів складної форми та спростити проведення автоматичного і автоматизованого контролю. 2 UA 97928 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Електромагнітно-акустичний перетворювач, 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, який відрізняється тим, що магнітоводи являють собою набір елементів з низьким магнітним опором, що встановлені з можливістю здійснювати переміщення один відносно одного у напрямку, паралельному до головної площини провідникового випромінювача. 3 UA 97928 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4