Электромагнитно-акустический преобразователь

(19) 1)5 6 01 й ГОСУДАРСТВЕН ПО ИЗОБРЕТЕН ПРИ ГКНТ ССС Й КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИЯ РИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕН И СТВ ВИ Е К АВТОРСКО нститу КИЙ .(54) ЭЛ Е КТРО МАГН ИТНО-А КУСТИ ЧП РЕО Б РАЗО ВАТЕ Л Ь Изобретение относится к области не- разрушающего, контроля материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий.Известны преобразователи для контроля изделий, основанные на пьезоэффекте. Акустический контакт между пьезоэлементом и изделием осуществляется с помощью контактной жидкости,Существенным недостатком пьезоэлектрическихпреобразователей является необ ходимость смачивания иэделия контактной жидкостью.Известен. бесконтактнь 1 й электромагнитно-акустический преобразователь, При протекании тока в катушке в проводящем изделии наводятся вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем ве- . дет к механическим напряжениям, которые являются источниками упругих волн.Недостатком преобразователя является низкая эффективность преобразования, которая быстро падает с увеличением зазора(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопии изделий. Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения. Для этого индуктор выполнен в виде двух электропроводящих разрезных колец с расположенными между ними высокочастотными соединенными последовательно-встречно катушками, причем разрезы колец соединены электропроводящими пластинами, вынесенными за пределы разрезных колец,5 ил. между катушкой возбуждения и контролируемым изделием. Кроме того, на катушку возбуждения подается напряжение большой величины (3 кВ и более), что вызывает про.бой на контролируемое изделие и снижает надежность работыНаиболее близким к изобретению является электромагнитно-акустический преобразователь, использующий согласующий трансформатор в виде тонкостенных электропроводящих колец, содержащий осесимметричный магнит, размещенную на его центральном стержне высокочастотную катушку и индуктор в виде двух расположенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых сое- динены электропроводящими пластинами, осуществляющими гальваническую .связь между кольцами таким образом, что токи в них протекают в противоположных направлениях.Известный преобразователь надежен в работе, однако при укаэанной конструкциии габаритах использование поступающей внегоэнергииэлектромагнитного поля не является оптимальным вследствие того, чточасть энергии излучается вверх по оси преобразователя,т.е.всторону,противоположную от контролируемого изделия, По этойпричине половина энергии электромагнитного поля не используется полезным образом, т.е. не превращается в энергию упругихколебаний. Недостатком .преобразователя 10является низкая эффективность возбуждения ультразвуковых волн.Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения ультразвуковыхволн. 15Поставленная цель достигается тем, чтовысокочастотные катушки расположенымежду кольцами и соединены последовательно-встречно, а электоп роводящие пластины выполнены выступающими за 20пределы колец.Так как высокочастотные катушки находятся между электропроводящими кольцами,и токи в них протекают в противоположныхнаправлениях, их электромагнитные поля 25взаимно уничтожаются в результате интерференции. Это означает, что электромагнитнаяэнергия в часть пространства, заключенную.между катушками, не поступает и потериэнергии электромагнитного поля, связанные 30с излучением вне электропроводящих колец,сводятся к минимуму. В результате повышается эффективность возбуждения ультразвуковых волн,На фиг,1 изображен электромагнитноакустический преобразователь; на фиг,2 и 3- индуктор; на фиг,4 - разрез А-А на фиг.2;на фиг.5 - схема соединения и направлениянамотки высокочастотных катушек;Электромагнитно-акустический преобразователь содержит осесимметричныймагнит 1 с катушкой 2 намагничивания, разрезные электропроводящие кольца 3 и 4,расположенные между кольцами высокочастотные катушки 5 и 6, электропроводящие 45пластины 7 и 8, осуществляющие гальваническую связь между кольцами так., что токив них протекают в противоположных направлениях, Электромагнитно-акустиче.ский преобразователь установлен на 50изделии 9.Преобразователь работает следующимобразом,При протекании переменного электрического тока по высокочастотным катушкам 555 и 6 в верхнем 3 и нижнем 4 электропроводящих кольцах наводится вихревой электрический ток (на фиг.2 и 3 показанстрелками). Катушки соединены последовательно, а направление намотки .выбрано противоположным(фиг.5), чтобы токи в верхнем и нижнем кольцах протекали в противоположных направлениях. Ток нижнегокольца индуцирует в поверхностном слоеизделия 9 вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, создаваемымв изделии магнитпм 1, возбуждают механические напряжения, являющиеся источниками упругих волн,Повышение эффективности возбуждения упругих волн за счет уменьшения потерь энергии электромагнитного поляопределялось экспериментально. Из медной фольги толщиной 3 мм изготовлялисьдва плоских разрезных кольца наружнымдиаметром 45 мм и внутренним диаметром15 мм, разрезы которых соединялись электропроводящими пластинами. Эти пластиныосуществляли гальваническую связь междукольцами;Нижнее кольцо через электроизолирующую прокладку размещалось.на поверхности контролируемого электропроводящегоизделия. На поверхность верхнего кольцапомещалась высокочастотная катушка в виде плоской спирали, изготовленной из провода МГТФ диаметром 0,07 мм;Число витков катушки подбиралось экспериментально так, чтобы резонансная частота ее была 2,5 МГц, Катушкаподключалась к серийному дефектоскопуДУК. Магнитное поле создавалось электромагнитом с индукцией 0,5 Тл. С выходагенератора подавались электрические импульсы частотой 2.,5 МГц, которые за счетскин-эффекта наводили вихревой ток.в по- .верхностном слое кольца.Этот ток замыкался через нижнее кольцо и наводил вихревой ток в изделии; последний взаимодействуя с магнитнымполем, вызывал. возникновение упругихволн, которые распространялись в изделии, .отражались от донной поверхности, возвращались к исходной поверхности и, взаимодействуя с магнитным полем, наводиливихревой ток на поверхности нижнего кольца, который замыкался через верхнее кольцо, Это приводило к появлениюэлектрических импульсов в высокочастотной катушка, которые поступали на входусилителя дефектоскопа, На экране дефектоскопа измерялись амплитудные значенияимпульсов,Затем описанный преобразователь заменялся преобразователем предлагаемойконструкции, При этом параметры катушкивыбирались такими, чтобы собствейная частота была равна 2,5 МГц и ток в катушкеимел то же значение,1714493 фцг.2 Установлено, что во втором случае амплитуда импульсов превышала амплитуду импульсов в первом случае на 30%, что свидетельствует о повышении эффективности возбуждения ультразвуковых волн. Формула изобретенияЭлектромагнитно-акустический преобразователь, содержащий осесимметричный магнит, размещенные на его центральном стержне высокочастотные катушки и индуктор в виде двух располокенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых соединены электропроводящими пластина ми, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с цельюповышения эффективности возбуждения упругих волн, высокочастотные катушки расположены между кольцами и соединены последовательно-встречно, а электропрово дящие пластины выполнены выступающимиза пределы колец,1714493 Редактор О,Юрковец Корректор В,Гирн аказ 689 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул,Гагарина, 101