Ультразвуковой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 й 29/24. ЕНИ И овательски эрушающи ества мате , Г.Н,Калю стическая с. 242.ь акустичтва сварк разрушаю- ользовано ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН Е ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исслединститут по разработке нераметодов и средств контроля качриалов(56) Грешников В,А. и др. Акуэмиссия, - М.: Стандартов, 1976,Нечаев В,В. Преобразователской эмиссии для контроля качес- Дефектоскопия,.1978, М 11, с, 21 - 26,(57)Изобретение относится к нещему контролю, может быть исп Изобретение относится к технике нераэрушающего контроля методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля иэделий из любых материалов, в частности, нефтегазопроводов, сварных швов труб, котлов, сосудов давления в процессе изготовления и эксплуатации.Известны пьезоэлектрические преобразователи, требующие наличия акустического контакта с металлическим изделием, для чего пьезопреобразователи приклеивают к изделию или используют контактную жидкость, что существенно влияет на надежность и производительность контроля,Наиболее близким к предлагаемому назначению является ультразвуковой преобразователь, содержащий волновод и закрепленный на нем чувствительный элемент,для контроля. изделии, выполненных иэ металла. керамики и другого материала. Целью изобретения является повышение надежно-сти при акустико-эмиссионном контроле. Преобразователь содержит волновод и чувствительный элемент, который закреплен на волноводе и состоит иэ пакета постоянных магнитов с парой полюсных наконечников, выполненных из материала с малым сопротивлением магнитному потоку. Между полюсными наконечниками размещены катушки индуктивности проходного типа, Каждая катушка состоит из электрически последовательно соединенных кольцевых секций с противоположной намоткой соседних секций, а в зоне катушек на поверхность волновода нанесен слой иэ магнитострикционного материала. 1 ил. Недостатком преобразователя является низкая надежность при акустико-эмиссионном контроле протяженных иэделий, где есть необходимость в большом количестве Ш измерительных волноводов и в каждом необходимо создавать акустический контакт Ь путем приклеивания преобразователя к 4 волноводу или создание контакта с помощью контактирующей жидкости,Цель изобретения - повышение надеж-,виват ности при акустикоэмиссионном контроле протяженных изделий за счет использования электромагнитно-акустического преобразователя для приема сигналов акустической эмиссии.Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе содержащем волновод и закрепленный на нем5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 чувствительный элемент, чувствительный элемент выполнен из пакета постоянных магнитов с парой полюсных наконечников и размещенных между ними катушек индуктивности проходного типа; каждая катушка содержит электрически последовательно соединенные секции с противоположной намоткой соседних секций, волновод установлен в полюсных наконечниках внутри катушек, а на поверхность волновода в зоне катушек нанесен слой магнитострикционного материала,На чертеже представлен преобразователь, общий вид,Преобразователь содержит волновод 1 и чувствительный элемент из пакета 2 постоянных магнитов и пары полюсных наконечников 3, выполненных из материала с малым сопротивлением магнитному потоку, Между полюсными наконечниками размещены высокочастотные катушки 4 индуктивности проходного типа, количество которых обусловлено диапазоном частот принимаемого сигнала и рабочего диапазона частот катушки, Каждая катушка 4 состоит из электрически последовательно соединенных кольцевых секций (на чертеже не показано) размещенных одна от другой на расстоянии, равном половине длины ультразвуковой волны, распространяющейся в волноводе 1, а намотка витков соседних секций произведена в противоположных направлениях.В зоне высокочастотных катушек 4 на вол новод 1 нанесен слой 5 из магнитострикционного материала. Один иэ полюсных наконечников 3 выполнен заглушенным, что позволяет фиксировать чувствительный элемент на волноводе над слоем 5 из магнитострикционного материала и съемным, что позволяет легко надевать его на волновод 1, снимать с него, Волновод 1 приваривается или приклеивается к контролируемому иэделию (не показано), что позволяет производить контроль изделий, к которым нет доступа, например, газопроводы, находящиеся в земле,Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.При развитии дефекта в контролируемом изделии появляются и распространяются ультразвуковые волны разных типов.При переходе в волновод 1 эти волны трансформируются в зависимости от формы волновода (стержень, трубка) в сдвиговые или нормальные волны, Распространяясь по волноводу 1, последние попадают в зону действия чувствительного элемента, которая ограничена полюсными наконечниками 3, Магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 2 через полюсные наконечники 3, замыкается через участок волновода 1 с нанесенным слоем 5 из магнитострикционного материала, находящимся между наконечниками 3. Количество катушек 4 определяется иэ необходимости перекрытия возможного диапазона частот ультразвукового сигнала. Диапазон рабочих частот одной катушки при сохранении достаточной чувствительности составляет примерно 200-300 кГц, Каждая катушка состоит из последовательно соединенных кольцевых секций, размещенных одна от другой на расстоянии, равном половине длины нормальной или сдвиговой волны, а намотка витков соседних секций катушки производится в противоположных направлениях, за счет чего обеспечивается оптимальный прием ультразвуковой волны, на которую настроена данная катушка. Рабочая частота катушки 4 связана с длиной при-. нимаемой ее волны следующим соотношением где 1 - рабочая частота катушки, Гц;Сф - фазовая скорость ультразвуковой волны, м/с;1 - длина ультразвуковой волны, м.При изменении расстояния между кольцевыми секциями меняется и рабочая частота катушки 4, Таким образом, применяя катушки с соответственно выбранными частотами, можно перекрыть рабочий диапазон частот сигнала акустической эмиссии.Прием акустических сигналов основан на явлении магнитоупругого эффекта - изменении намагниченности под действием деформаций, т.е, ультразвуковые колебания, проходя через намагниченный участок, вызывают изменение намагниченности с ультразвуковой частотой, имеющее пространственное распределение такое же, как и в ультразвуковой волне, Это переменное магнитное поле индуцирует в высокочастотной катушке ЭДС. Применение магнитострикционного материала позволяет при той же интенсивности ультразвуковой волны создать больший градиент магнитного поля и соответственно получить в высокочастотной катушке 4 большую величину ЭДС,Использование ультразвукового преобразователя позволит повысить надежность контроля протяженных изделий из любого материала (металл, керамика и др,) эа счет приема сигналов акустической эмиссии электромагнитно-акустическим преобразо1758547 вателем, не требующим акустического контакта с изделием. Составитель И.дрдашевТехред М,Моргентал Редактор Л,Пчолинская ректор Т. Вашков Заказ 2996 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 формула изобретенияУльтразвуковой преобразователь, со держащий волновод и закрепленный на нем чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности при акустико-эмиссионном контроле, чувствительный элемент выполнен из пакета по Ь стоянных магнитов с парой полюсных наконечников и размещенных между ними катушек индуктивности проходного типа, каждая катушка содержит электрически последовательно соединенные кольцевые секции с противоположной намоткой соседних секций, волновод установлен в полюсных наконечниках внутри катушек, а на поверхность волновода в зоне катушек нанесен слой магнитбстрикционного материала,