Электромагнитно-акустический дефектоскоп

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУВЛИК 97 О 39 О 01 К 29 ОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ГОСПЛТЕНТ СССР) АТЕНТН К АВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТВУ е объединение ых, металлурергетических Днепрчерменка, К,В СССР986,СССР983.СССР1989,ф ИСАНИЕ ИЗО(71) Н аучно-и ро изводст вен нопо автоматизации горноруднгических предприятий и эобьектов черной металлургиитавтоматика"(57) Изобретение относится к области неразрушающих средств контроля и можетнайти применение для бесконтактной ультИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле дефектов металлоизделий электромагнит- но-акустическим методом.Известны электромагнитно-акустические (ЭМА) устройства для дефектоскопии металлоизделий, содержащие генератор, усилитель, преобразователь, представляющий собой катушку (или несколько катушек) индуктивности с намагничивающей системой, некоторые дополнительные элементы обработки сигналов, В дефектоскопе применен ЭМА преобразователь совмещенного типа; в устройстве преобразователь состоит из раздельных передающей и двух дифференциально включенных катушек. 2развуковой дефектос копии металлургических материалов и иэделий. Цель изобретения - повышение производительности и чувствительности дефектоскопа, Цель достигается тем, что электромагнитно-акустический дефектоскоп содержит генератор, конденсатор, подключенный параллельно выходу генератора и электромагнитно-акустический преобразователь, включающий магнит и расположенные под ним возбуждающую и приемные катушки индуктивности, К усилителей и К+ 1 конденсаторов, при этом возбуждающая катушка преобразователя выполнена в виде многовитковой рамки, у которой витки противоположных сторон образуютКпарпоследовательных полуколец, а приемная катушка состоит из К пар многовитковых колец, соединенных попарно последовательно и размещенных каждым кольцом под соответствующим возбуждающим полукольцом, при этом каждая пара подключена к одному (своему) из К усилителей, 1 ил,Из известных устройств наиболее близким к изобретению является электромагнит- но-акустический дефектоскоп, который содержит генератор, усилитель, конденса- О торы.и преобразователь включающий магнит И и расположенные под ним возбуждающую и О приемную катушки индуктивности, подключенные соответственно к генератору и усилителю, приемная катушка выполнена из двух многовитковь 1 х колец, соединенных последовательно согласно, возбуждающая - выполнена в виде многовитковой рамки, у которой витки пары противоположных сторон образуют пару вогнутых полуколец, кольца приемной катушки размещены в одной плоскости, каждое соосно с одним из полуколец возбуждающей катушки, при этомодин конденсатор подключен параллельно выходу генератора, другой - входу усилителя; емкости конденсаторов выбраны из условия настройки в резонанс на частоту сигнала выходной цепи генератора и входной цепи усилителя. Вследствие нулевой индуктивной связи между излучающей и приемной катушками обеспечивается малая "мертвая" зона дефектоскопа.Существенным недостатком известного дефектоскопа является невысокая эффективность, обусловленная низким КПД возбуждающей катушки преобразователя; полезно используется только часть витков катушки, имеющих форму вогнутых полуколец, Энергия двух других прямоугольных участков катушки, составляющих около половины ее площади, расходуется впустую, Названный недостаток особенно сказывается при использовании многоканальных (многодатчиковых) систем дефектоскопии - потери возрастают пропорционально количеству преобразователей. Кроме того, в этом случае усложняется система в целом. .увеличивается ее материалоемкость, снижается ее надежность,Целью изобретения является повышение производительности и чувствительности дефектоскопа.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый дефектоскоп, содержащий генератор, подключенный параллельно его выходу конденсатор, электромагнитно-акустический преобразователь, состоящий иэ магнита и расположенных в зоне действия его поля подключенной к генератору возбуждающей катушки в виде многовитковой рамки и расположенной в плоскости, параллельной плоскости рамки, приемной катушки в виде двух многовитковых колец, соединенных последовательно согласно по магнитному потоку, усилитель, соединенный с приемной катушкой, а также включенный параллельно входу усилителя второй конденсатор, емкость которого выбрана из условия настройки в резонанс на частоту сигнала входной цепи усилителя, снабжен и дополнительными приемными катушками, идентичными. основной и расположенными в одной с ней плоскости, соединенными с соответствующими дополнительными приемными катушками и дополнительными усилителями и и дополнительными конденсаторами. включенными параллельно входам соответствующих дополнительных усилителей, а две противолежащие стороны многовитковой рамки возбуждающей катушки изогнуты в виде последовательного ряда из и+ 1 полуколец, обращенных выпуклыми сторонами друг к другу и установленными попарно-соосно соответствующей кольцам приемной катушки,На чертеже приведена функциональнаясхема электромагнитно-акустического де 5 фектоскопа (для лучшей наглядности зазори увеличен, в реальности и -з О).Дефектоскоп содержит генератор 1 зондирующих импульсов, подключенный параллельно его выходу конденсатор 2,"0 электромагнитно-акустический преобразователь 3. включающий магнит 4 и раздельные возбуждаюьцую 5 и приемную 6катушки, и+1 усилителей 7 и и+1 конденсаторов 8, каждый из которых подключен па 15 раллельно входу соответствующегоусилителя, Катушка 5 выполнена в виде многовитковой рамки, у которой витки противоположных сторон образуют и+1 парпоследовательно соединенных вогнутых20 полуколец, имеет Юв витков и подключена квыходу генератора 1, Катушка 6 составленаиз п+1 пар многовитковых эквивалентныхколец 9 и 10, соединенных между собой вточках а, а 2 ап+1 последовательно согласно по магнитному потоку; каждая пара ко 1лец имеет Ю витков (по - Юп витков в2каждом кольце) и подключена ко входу своего усилителя 7, Половина каждого кольца 930 и 10 приемной катушки 6 подобна полукольцу катушки 5. Кольца приемной катушки 6размещены в одной плоскости, каждоесвоей половиной под одним из полуколец(соосно с ним) возбуждающей катушки 5.35 Половинки колец катушки 6, находящиесяпод полукольцами катушки 5, являются активной приемной частью катушки 6. Катушки 5 и 6 установлены под рабочим торцоммагнита 4. Конденсатор 2 совместно с воз 40 буждающей катушкой 5 образуют параллельный колебательный контур, подключенный квыходу генератора 1, а каждый конденсатор8 совместно с соответствующей парой колец 9 и 10 приемной катушки образуют так 45 же параллельный контур, подключенный ковходу своего усилителя 7. Емкости конденсаторов 2 и 8 выбраны такими, что обеспечивается настройка в резонанс на рабочуючастоту УЗК генератора 1 и каждого усили 50 теля 7.Дефектоскоп работает следующим образом,Генератор 1 формирует в возбуждающей катушке 5 зондирующий сигнал /пачку55 синусоидальных колебаний ультразвуковойчастоты, наводящий на поверхности контролируемого изделия (не показано) вихревыетоки. В поле магнита 4 вихревые токи возбуждают в изделии сдвиговые УЗК радиальнойполяризации, диаграмма направленности1797039 30 которых определяется формой катушки 5, Индуктивность катушки 5 возбуждения, задаваемая числом ЧЧв витков, выбрана из условия оптимального согласования с выходным импедансом зондирующего генератора 1, благодаря чему используется максимальная мощность генератора,в катушке 5 возбуждается большой ток и, в конечном счете, достигается высокая эффективность возбуждения УЗК в изделии,Отраженные (например, от противоположной стороны изделия) сдвиговые УЗК в наложенном магнитном поле магнита 4 трансформируются в электромагнитные колебания, которые принимаются смежными половинами колец 9 и 10 каждой пары, находящимися непосредственно под полукольцами возбуждающей катушки 5 - в зоне ее диаграммы направленности, Так как витки в каждой паре колец 9 и 10 катушки б соединены последовательно согласно по магнитному потоку, наводимая в них ЭДС суммируется, Благодаря выбору большого числа Мп витков пары колец 9 и 10 (В/Я) и, при этом, оптимальному ее согласованию с высоким входным импедансом своего усилителя 7. увеличивается эффективность Формула изобретения Электромагнитно-акустический дефектоскоп, содержащий генератор, подключенный параллельно его выходу конденсатор, злектромагнитно-акустический преобразователь, состоящий иэ магнита и расположенных в зоне действия его поля подключенной к генератору возбуждающей катушки в виде многовитковой рамки и расположенной в плоскости, параллельной плоскости рамки, приемной катушки в виде двух многовитковых колец, соединенных последовательно согласно по магнитному .потоку, усилитель, соединенный с приемной катушкой, а также включенный параллельно входу усилителя второй конденсатор, емкость которого выбрана из условия настройки в резонанс на частоту сигнала входной принимаемых каждой парой колец(т.е. каждым началом преобразователя 3) магнитоакустических токов.Выбором емкости конденсатора 2 про изводится настройка в резонанс на рабочуючастоту возбуждающего контура, а емкостью каждого конденсатора 8 настраивается в резонанс на эту же частоту соответствующий приемный контур (соответствующая прием ная пара колец), вследствие чего дополнительно повышается общая чувствительность дефектоскопа, достигая максимального значения,15 Предлагаемый дефектоскоп обладает высокой чувствительностью и производительностью при высокой фронтальной разрешающей способности, при этом производительность контроля пропорциональна 20 числу (и+ 1) секций возбуждающей катушки.Кроме того, придание катушке возбуждения предложенной формы практически исключает индуктивную связь между излучающей и приемной катушками при их непосредст венном наложении одна на другую, чтообеспечивает малую неконтролируемую ("мертвую") зону,цепиусилителя, отл ича ю щи йся тем, что, с целью повышения производительности и чувствительности дефектоскопа, он снабжен и дополнительными катушками, 35 идентичными основной и расположеннымив одной с ней плоскости, соединенными с соответствующими дополнительными приемными катушками и дополнительными усилителями и и дополнительными конденсаторами, 40 включенными параллельно входам соответствующих дополнительных усилителей, а две противолежащие стороны многовитковой рамки возбуждающей катушки изогнуты в виде последовательного ряда и и+1 полуко лец, обращенных выпуклыми сторонамидруг к другу и установленными попарно соосно соответствующим кольцам приемной катушки,1797039 Составитель А,БутенкоТехред М.Моргентал Коррект Реда аказ 650 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10