Электромагнитно-акустический преобразователь

1744642 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 6 01 Й 29/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВ олн. тно- жаоле иде ко- . ненами, кой,ский институт в и Ю.Г,Галь 2, с. 13. СССР06.01.86. ель ТИЧЕСКИЙ нцы ены ельЮ- ык неразрушетения - ичет увеличе(57) Изобретение относитсящему контролю, Цель изобршение чувствительности за с Изобретение относится к нераэрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для дефектоскопииизделий, .Известны преобразователи для контроля изделий, осуществляющие бесконтактный ввод и прием упругих волн.Преобразователь состоит из катушкивозбуждения и магнита, При протеканиитока в катушке в материале изделия наводятся вихревые токи, взаимодействующие смагнитным полем, В результате этого взаи- .модействия возникают силы, которые являются источниками упругих волн, которые,возвращаясь к поверхности изделия, находящейся в магнитном поле, возбуждаютЭДС в катушке преобразователя,Недостатком этих преобразователейявляется их низкая чувствительность, таккак они не позволяют одновременно использовать максимальную мощность гене-. эффективности возбуждения упругих в Это достигается тем, что электромагни акустический преобразователь, содер щий магнит, размещенные в его и высокочастотную катушку и индуктор в в двух параллельных электропроводящих лец с радиальными разрезами, соеди ными злектропроводящими перемычк снабжен второй высокочастотной катуш соединенной последовательйо-встречн первой, обе катушки размещены паралл но-соосно между кольцами индуктора, и мычки которого предназначены соединения с генератором, а вторые ко высокочастотных катушек предназнач для подключения к усилителю измерит ного блока, 6 ил. ратора при возбуждении ультразвука и энергию, наводимую в преобразователе при приеме упругих волн.Поскольку усилитель дефектоскопа обладает высоким входным сопротивлением, имеется возможность путем увеличения числа витков катушки преобразователя значительно повысить уровень сигнала, Однако получающееся при этом значение индуктив- фь ности оказывается слишком большим с тсч- Я ки зрения оптимальной работы генератора, имеющего низкий выходной импеданс, Таким образом, оптимизация параметров катушки преобразователя с.точки зрения приема нарушает ее согласование с генератором,Кроме того, дополнительные потери сигнала происходит в цепях, защищающих входной каскад усилителя от воздействия напряжения зондирующего импульса. Так как величина напряжения зондирующего40 50 импульса имеет порядок единиц киловольт,то усилитель не успевает прийти в исходноесостояние к приходу первого отраженногоимпульса при контроле иэделий небольшойтолщины.Известен электромагнитно-акустический. преобразователь, использующ й согласующий трансформатор в видетонкостенных электропроводящих колец,Он содержит осесимметричнцй магнит, размещенную на его центральном стержне высокочастотную катушку и индуктор в видедвух располокенных в параллельных плоскостях разрезных электропроводящих колец, разрезы которых соединеныэлектропроводяиими пластинами, осуществляющими гальваническую связь междукольцами таким обоаэом, что токи в нихпротекают в противоположных направлениЯХ.Данный преобразователь надежен в работе, однако при укаэанной конструкции использование поступающей в него энергииэлектромагнитного поля не является оптимальным иэ-эа трудности одновременногосогласования с усилителем и генераторомдефектоскопа, В результате недостатком .такого преобразователя является низкаяэффективность возбуждения упругих волн.следовательно, низкая чувствительность,Цель изобретения - повышение чувствительности электромагнитно-акустического преобразователя,Поставленная цель достигается тем, чтопреобразователь выполнен в виде двух плоских спиральных катушек, соединенных последовательно-встречно и размещенныхсоосно внутри индуктора, представляющего собой два располокенных в параллельных плоскостях сооснцхэлектропровадящих кольца с гальванической связью между ними.При подаче на преобразователь электрического сигнала токи в кольцах протекаютв одинаковых направлениях, поэтому ЭДС,наводимые токами в катушках, взаимноуничтожаются и на вход усилителя электрический сигнал не поступает, что сокращает"электронную" мертвую зону.При приеме упругих волн токл в кольцахпротекают в противоположных направлениях, в результате ЭДС, наводимые токами вкатушках, суммируются,Генератор оказывается нагружен наниэкоомную нагрузку, а на усилитель подается сигнал с высокоомных катушек, В результате повышается эффективностьрегистрации ультразвуковых волн,На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя во взаимодействии с генератором и усилителем электрических сигналов; на фиг. 2 - преобразователь, вид в плане; на фиг. 3 - индикатор привозбуждении упругих волн, на фиг,4 - схемасоединения высокочастотных катушек привозбуждении упругих волн; на фиг, 5- индуктор при приеме упругих волн; нафиг, 6 -схема соединения высокочастотных катушек при приеме упругих волн,Злектромагнитно-акустический преобразователь (фиг, 1) содержит генератор 1,усилитель 2, разрезные электропроводящиекольца 3 и 4, соединенные с выходом генератора 1, и высокочастотные катушки 5 и 6,соединенные последовательно-встречно иподключенные к выходу усилителя 2,Преобразователь рабстает следующимобразом,Электрические сигналы с генератора 1поступают на электропроводящие кольца 3и 4, При протекании тока в них на поверхности изделия индуцируются вихревые токи.Последние, взаимодействуя с магнитнымполем (источник магнитного поля не показач), вызывают упругие напряжения, являющиеся источниками упругих волн, Токи вкольцах протекают в одинаковых направлениях, поэтому наводимые прл э; ом в катушках ЭДС возбуждаются навстречу однадругой и компенсируются, При регистрацииупругих волн смещения проводящих частицизделия в магнитном поле вызывают появление электромагнитного поля, когорое наводит ЗДС в нижнем кольце индуктора, Врезультате в нижнем кольце возникае ток,который замыкаешься через верхнее кольцо,Токи в этих кольцах протекают в поотивопсложных направлениях. и наводимая в катушках ЗДС суммируется, На входусилителя поступает ЭДС, равная суммеЭДС, наводимых в каждой катушке,Повышение эффективности возбуждения упругих волн определяли экспериментально. Из медной фольги толщиной 3 ммизготовляли два плоских разреэных кольцанаружным диаметром 45 и внутренним диамс, ром 15 мм, разрезы которых с помо дьюп,зйки соединяли электропроводящими пластиками, изготовленными из той жо фольги,Высокочастотные катушки выполняли в виде плоской спиоали, изготовленной из провода 5 ЛГТФ диаметром 0,07 мм. Числовитков подбирали экспериментально такимобразом. чтобы резонансная частога Оыла2,5 МГц.Кольца соедини с выходом, вратара электрических сигналов, а х:-ту; ;.:, подключали к входу усилит-г." серий огодефе тоскопа типа ДУК 66, н" экране которого наг:людались донные с злы.1744642 20 установлено., что амплитуда, зарегистрированная с помощью предложенного преобразователя электрических сигналов, превышала амплитуду сигналов преобразователя, выбранного в качестве прототипа, 5 на 30. Компенсация наводок зондирующего импульса позволила выявить второй донный сигнал при контроле стальной пластины толщиной 2 мм, что свидетельствует о повышении чувствительности предлагае мого электронно-акустического преобразователя.Формула изобретенияЭлектромагнитно-акустический преобразователь, содержащий магнит, разме щенные в его поле высокочастотную катушку индуктивности и индуктор. выполненный в виде двух параллельных соосных электропроводящих колец со сквозным радиальнымм разрезом каждое и электропроводящих перемычек, соединяющих разрезы колец, отл ича ющийсятем,что,сцелью повышения чувствительности за счет увеличения эффективности возбуждения упругих волн, он снабжен второй высокочастотной катушкой индуктивности, соединенной последовательно-встречно с первой, обе катушки размещены параллельно-соосно между кольцами индуктора, электропроводящие перемычки являются входом преобразователяя и предназначены для соединения с генератором, а вторые концы катушек индуктивности являются выходом преобразователя и предназначены для соединения с усилителем измерительного блока.. Осауленк оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Г на, 1 О Заказ 2195 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5