Устройство для возбуждения секционированного электромагнитноакустического преобразователя

Союз СоветсникСоцмалнстичесннкРеслублнн ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 789737с присоединением заявкн Ле - . Гоеударстеенный комитетло делам нэобретений н открытийОпубликовано 23.12,80, Бюллетень Лт 47 Дата опубликования описания 25.12.802) Авторы изобретения(54) УС ВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕКЦИОН Л ЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОВАННСГ енинградский ордена Ле им. В. И, УИзобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии с использованием электромагнитньакустического ( ЭМА) метода и может найти применение при контроле металлических изделий нормальными и поверхностными волнами, а так 5 же волнами, распространяющимися под углом к поверхности иэделия.. Известно устройство, содержащее секционированный ЗЧА преобразователь, в котором секции, представляющие собой1 О одиночные проводники, закреплены своими концами на поворотных зубчатых колесах, сцепленных с третьим колесом, расположенным между ними. При повороте этого.т 5 колеса крайние колеса также поворачиваются в результате чего расстояния между секциями изменяется при сохранении их параллельности. Этим достигается согласование геометрии преобразователя с длиной акустической волны. Согласование является необходимым условием эффективного преобразования электромагнитной энергии в упругую волну требуемого типа, что требует, чтобы соседние секции питались токами, сдвинутьвот по фазе на величину, соответствующую времени пробега акустической волны вдоль поверхности изделия от одной секции до другой. В данном устройстве согласование осуществляется изменением расстояния между секциями, т.е, механическим путем 111.Недостатки конструкции - сложность . и ненадежность устройства. Кроме того, наличие механических узлов ( шестерен и др.) вблизи преобразователя затрудняет приближение магнита и тем самым ослабляет магнитноеполе, что ведет к снижению эффективности преобразомтеля,Наиболее близким по технической сущ- ности к изобретению является устройство для возбуждения секционированного электромагнитно акустического преобразомтеля, содержащее задающийгенератор и подсоединенный к нему фаэосдвигающий блок, выходы которого предназначены для подключения к секциям преобразователя. В этом устройстве согласование достига3 78973ется наличием в фазосдвигающем устройстве линий задержки, через которыесекции преобразователя подключены к задающему генератору, За счет этого секции питаются токами, сдвинутыми по фазе, В этом устройстве отсутствуют сложные механические узлы, согласованиедостигается электрическим путем 2.Однако требуемый фазовый сдвиг может быть получен лишь на одной частотеили на нескольких частотах, Следовательно, только на этих частотах можно обеспечить высокую эффективность преобразования.Цель изобретения - повышение эффективности преобразования электромагнитнойэнергии в ультразвуковые колебания в широком диапазоне частот,Эта цель достигается тем, что в качестве задающего генератора использовангенератор с перестраиваемой частотой,а фазосдвигающий блок выполнен в видепоследовательно соединенных двух делителей частоты, триггера, первого элемента И, другой. вход которого соединен свыходом первого делителя, регистра сдвига, тактовые входы которого подключенык генератору, и выходных усилителей,и последовательно соединенных второгоэлемента И, входы которого подключенык выходу первого делителя частоты и квыходу триггера, и счетчика импульсов,подключенного выходом ко второму входутриггера.На чертеже показана функциональнаяблок-схема устройства.Устройство состоит из задающего генератора 1, с которым последовательно соединены первый делитель 2, второй делитель 3, триггер 4, подключенный к делителю 3 одним своим входом. Выход триггера присоединен к одному из входов первого элемента И 5, Выход элемента 5соединен с информационным входом регистра 6 сдвига, у которого тактовые 45входы соединены с выходом задающегогенератора 1, а выходы его ячеек 7 -с входами усилителей 8, являющимисявыходными, предназначенными для питания секций ЗМА преобразователя, показанных на чертеже в виде индуктивностей.Кроме того, один вход элемента И 9 соединен с выходом первого делителя 2, другой вход с выходом триггера 4, а выходсо входом счетчика 10 импульсов, у которого выход соединен со вторым входомтриггера 4.Устройство работает следующим обРазом. 7 4Задающий генератор 1 вырабатывает непрерывную последовательность импульсов с частотой, которая может плавно изменяться оператором в широких пределах. Эта последовательность импульсов подается на тактовые входы ячеек регистра сдвига и на вход делителя 2 частоты с управляемым коэффициентом деления й, формирующего импульсы заполнения. На выходе последнего образуется переменное напряжение прямоугольной формы. Частота 1 этого напряжения зависит от часНтоты задающего генератора и коэффициента деления делителя частотыНапряжение с частотой , подается на схемы И 5 и 9.Лля создания пачек импульсов из прямоугольного переменного напряжения частоты и делитель 3 частоты, формирующий импульсы частоты следования, выдает короткие импульсы, следующие с требуемой частотой посылки пачек Р . Эги импульсы переключают управляющий триггер 4 в положение " 1 " . Под воздействием выходного напряжения триггера элемент И 5 начинает пропускать напряжение с частотой н на вход первой ячейки 7 регистра 6 сдвига. Одновременно через элемент И 9 напряжение с той же частотой 1 подается на счетчик 10 с управляемым коэффициентом пересчета. После поступления заданного количества импульсов частоты 1 счетчик полностью заполняется, и сигнал переполнения с его выхода переключает триггер 4 в положение "О". Элементы И 5 и 9 закрываются и формирование пакета колебаний с частотойзаканчивается. Новый паНкет образуется после поступления на триг гер следующего запускающего импульса через время 1/ Г . Сформированный пакет прямоугольных колебаний с выхода элемента И 5 поступает на вход первой ячейки регистра сдвига. Сюда же может быть подключен и первый усилитель 8. На выходе первой ячейки регистра сдвига будет такой же пакет прямоугольных колебаний, однако задержанный относительно входного на время, равное периоду тактовой частоты 1/1 т. Такую же задержку будет вносить и каждая последующая ячейка регистра сдвига,Электромагнитное поле катушки возбуждения и поле магнита создают в поверхностном слое волновода или цолупространства бегущую волну механических напряжений, которая распространяется со скоюстью, определяемой расстоянием междуНИИПИ 9 Подпи з 9024/37 Тираж род ул. П ПП фПатент ф вя, 4 5 7897 секциями катушек возбуждения и временем задержки пакета импульсов в каждой ячейке регистра сдвига. Изменяя время задержки (частоту генератора тактовых импульсов) и частоту заполнения пакета импульсов можно обеспечить настройку нв любую моду нормальной волны практически во всем диапазоне рабочих частот. Если возбуждение волн осуществля- ется в полупространстве, то можно воэ- ,10 буждать волны Рэлея и объемные волны обоих типов, В последнем случае направлением максимума излучения можно управлять в вертикальной плоскости как изменением частоты так и изменением времен 15 задержки.Предлагаемое устройствоможет быть применено для возбуждения нормальных . волн в волноводвх различного типа путем соответствующего изменения геометричес- ро кой формы катушки возбуждения и магнита, Изменение взаимной ориентации катушки и магнита позволяет возбуждать как продольные, так и сдвиговые нор-, мальные волны в упругих волноводах. 25Предлагаемое устройство позволяет возбуждать любую моду нормальных волн, которая может существовать в волноводе, а также объемные волны под углом к поверхности излучения и волны Рэлея в зо образцах из любых проводящих материалов в широком частотном диапазоне. В результате этого при использовании устройства в дефектоскопии эффективность контроля может быть значительно повышена 37 6 формула изобретения Устройство для возбуждения секционированного электромагнитно-акустическогопреобразователя, содержащее задающийгенератор и подсоединенный к нему фазосдвигающий блок, выходы которого предназначены для подключения к секциямпреобразователя, о т л и ч в ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения эффективности преобразования электромвгнитнойэнергии в ультразвуковые колебания в широком диапазоне частот, в качестве задающего генератора использован генератор с перестраиваемой частотой, а фазосдвигающий блок выполнен в виде последовательно соединенных двух делителейчастоты, триггера, первого элемента И,другой вход которого соединен с выходомпервого делителя, регистра сдвига, тактовые входы которого подключены к генератору, и выходных усилителей, и последовательно соединенных второго элемента И, входы которого подключены к выходу первого делителя частоты и к выходу триггера, и счетчика импульсов, подключенного выходом ко второму входутриггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ио 532048, кл. 001 М 29/04, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР Хо 376127, кл, 06 Ь 1/04, 1971