Способ возбуждения упругих волн

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) 1111 1 И 29/00 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ Н АВТОРСКОМУ СЕИД ЕЛЬСТВ,(54)" СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН (57) Изобретение касается получения механических колебаний (возбуждения акустических волн) бесконтактным способом и может быть использовано для возбуждения ультразвука в металлах электромагнитно-акустическим (ЭМА) методом. Наиболее вероятным представляется использование способа в нераз(21) (22) (46) (71) тут (72) и В. (53) (56) В 26Ав Н 63 3846171/25-2813.12,8415.05.86, Бюл. Мф 18,Научно-исследовательский инстинтроскопииВ.В.Клюев, Ю.М.Шкарлет.Ремезов620.179.14(088.8)Авторское свидетельство СССР465, кл. С 01 М 29/04, .1968.торское свидетельство СССР400, кл. С 01 К 29/00, 1976. рушающем контроле; но он может иметьи другие применения в различных областях науки и техники, где требуется бескончактное возбуждение акустических колебаний. Целью данного изобретения является уменьшение энергозатрат за счет повышения эффективности ЭМА преобразования на рабочей частоте и снижения эффективности возбуждения акустических колебаний на прочих частотах. В способе магнитное поле создают таким, что его напряженность является суммой напряженностей ряда переменных магнитных полей, каждый член ряда определяется по специ- аф альной Формуле. При этом вся энергия возбуждения концентрируется на рабочей частоте, а на всех прочих частотах сводится к минимуму. Все преимущества ранее известного двухчастотного способа возбуждения акустических колебаний сохраняются. 4 ил.1211 эгсетЕ 11 ИЕ О 1 ПОСИТСя К КОНтрОЛЬ по - измерительной технике и может быть исполгтэсвано для возбуждения ультразвука в металлах при контроле элект 1 С ка ГНИтНО-аКУСтИЧЕСКИМ МЕТОДОМ,Пелью изобретения является уменьшение энергозатрат путем повышения эффективности электромагнитно-акустического преобразования на рабочей частоте и снижения эффективности возбуждения акустических колебаний напрочих частотах.На фиг.1 приведена блок-схема. устройства, реализующая способ возбуждения упругих волн; на фиг.2 - эпюрытока в катушке возбуждения и силы,возникающей в результате электромагнитно-акустического преобразования;н Фиг.З - эпюры немодулированноготока; на Фиг,4 - эпюры вихревых токов и магнитного поля,Устройство содержит генераторы 1,соединенные своими выходами с входами узла 2 согласования, подключенногок последовательно соединенным модулятору 3 и электромагнитно-акустическому преобразователо 4, расгтоложенному вблизи объекта 5 контроля, Приемный преобразователь 6 расположен также вблизи объекта 5 контроля и подсоединен к схеме 7 обработки сигнала. Сущность способа поясняется на принципе работы устройства, реализующего способ возбуждения упругих волн.Генераторы 1 создают на выходенапряжение, изменяющееся по закону Бт.и пи. Один из генераторов 1 дает напряжение в 1 п И С, другой генератор напряжение Бгп Згстг и т.д. по амплитуде напряжения все генераторы одинаковы. Напряжения от всех генераторов подаются на узел 2 согласования, задачей которого является просуммировать напряжения всех генераторов, исключив при этом их взаимное влияние. Электромагнитно-акустический преобразователь 4 представляет собой катушку индуктивности, расположенную вблизи объекта 5 контроля, Так каксопротивление электромагнитно-акустического преобразователя в основноминдуктивное, величины токов в нагрузке каждого из генераторов будут обратно пропорциональны индуктивному сопротивлении, а следовательно, чагтоте, Таким образом, суммарный ток в нагрузке (п 1 ег 61 пзователе) можно предстаг 1 п 1 спедч 1 1,.1 м выражением: 31452 2ъзсбс 1(бьз. - м-- бигде г - амплитуда тока первой из гармоник5 и - порядковый номер последней изнечетых гармоник.При и- ао выражение в скобках представляет собой меандр (фиг,З). Модулятор 3, включенный между узлом 210согласования и преобразователем 4,производит операцию умножения выражения в скобках на -11 + созаТ. Такимобразом, ток в преобразователе 4 будет представлять собой меандр, промодулнрованный по закону .Г + созда(фиг,2),Электромагнитно-акустический преобразователь 4 представляет собой кащ 0 тушку, расположенную над средой. Катушка создает переменное магнитноеполе и вихревые токи в контролируемомизделии. Сила Г, возникающая в резуль.тате их взаимодействия, определяется25 следующим образом31 э-г - -Рс 10 11 з 1,г(1 30где Бзэквивалентный радиус катушки преобразователя;эквивалентная высота преобразователя над изделием; комплексная величина тока вкатушке;Ц,(Э - Функция, характеризующая реакцию среды.Как видно из Формулы, фазовый 40сдвиг между сомножителями определяется функцией Г,ГЭ). Выражение для силы включает следующие сомножители:фазонеза.висимый коэффициент и векторное произведение двух комплексных сомножителей. Известно, что для получения высокой эффективности электромагнитно-акустического преобразованияпараметры преобразователя и рабочиечастоты следует выбирать таким образом, чтобы величина обобщенного параметра 1 для частот возбуждения былапо возможности болыпе, В областибольших значений В величина Ц,(9)принимает значение близкое к 1, причем при таких значениях величинаг 1,(9) уже очень мало зависит от частоты. Таким образом, сила Г будет представлять собой произведение двух1231 комплексных сомножителей одной частоты, каждый из которых представляет собой меандр, сдвинутых по фазе нао 80 , умноженных на фазонезависимый коэффициент, Такие сомножители можно представить, как это сделано на фиг.4. Очевидно, что произведение таких сомножителей будет представлять постоянную величину. Так как в данном случае меандр промодулирован по за - 10Г Я щГ, ведение будет, промодулировано по закону 1 + созй (фиг.2). Таким образом, в результате электромагнитноакустического преобразования в иэде лии будут возбуждаться акустические колебания на частоте Д . Преимущества такого способа возбуждения заключаются в возбуждении акустических колебаний только на основной частоте. Эти 20 колебания принимаются приемным преобразователем 6 и подаются на схему 7 обработки сигнала, в которой регистрируется контролируемый параметр изделия.Способ возбуждения упругих волн в электропроводящих материалах, заключающийся в том, что в поверхностном слое материала создают переменное магнитное поле по крайней мере двух частот, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, переменное магнитное поле создают с напряженностью, равной сумме напряженностей ряда переменных магнитных полей, содержащего п-членов, а каждый член ряда определяется выражением 11- 1+ собй 1 Ып пи 1 где НЩ амплитуда напряженности магнйтного поля;нечетное число, начиная с 1;рабочая частота возбужденияакустических колебаний;время;циклическая частота переменных магнитных полей. п Я 652 4 Формула изобретения