Электромагнитно-акустический преобразователь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫГИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб(56) Авторское свидетельство СССРУ 952378, кл. 0 01 Я 29/04, 20.08,79.(57) Изобретение относится к неразрушающему,контролю материалов и можетбыть использовано для измерения толщины и выявления дефектов в металлических изделиях. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля за сЧет увеличения козффциента преобразования и увеличениясоотношения сигнал-шум и упрощение Изобретение относится к неразрушающему контролю ма ов и может бытьиспользовано для рения толщиныи выявления дефектов в металлическихизделиях,Целью изобретения является повышение чувствительностй и достоверности контроля путем увеличения коэффициента преобразования электромагнитноакустического преобразователя, 1,ЭМАП ),а также упрощение конструкции за счетсовмещения внешней системы намагничивания с разомкнутым витком. ЯЦД 962 2конструкции преобразователя. Это достигается тем, что преобразовательсодержит пустотелый массивный раэомкнутый виток, высокочастотную обмоткуи систему намагничивания, На поверх.ности витка, участвующей в преобразовании, нанесен слой материала толщиной Ю в пределах 1 =(0,75-1,5)/27 р шб, тле р, - абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия;М- круговая рабочая частота преобразователя; Ь - электрическая проводимость материала покрытия, котораядолжна быть выше электрической проводности материала разомкнутого витка.На другую боковую поверхность разомкнутого витка нанесено диффузионноепокрытие, электрическая проводимостьматериала которого ниже электрической проводимости материала разомкнутого витка, а разомкнутый виток можетбыть выполнен из магнитной керамики,2 з,п, ф-лы, 6 ил,На фиг.1 схематично представлен электромагнитно-акустический преобразователь; на Фиг, 2 - разрез А-А на фиг.1; на Фиг.3 - разрез Б-Б на Фиг,1; на фиг,4 - зависимость амплитуды отраженного сигнала от изменения индукции внешнего поля подмагничивания;на фиг, 5 - зависимость амплитуды отраженного сигнала от толщины медного покрытия поверхностей витка,участвующих в преобразовании при различных величинах индукции внешнего поля подмагничивания; на фиг. 6 - эависи мость амплитуды отраженного сигналаот высоты микронеровностей на поверхностях витка, участвующих в преобразовании при различных значениях индукции 5внешнего попя подмагничивания.При этом иа чертежах приняты следующие обозначения: А/А - .отношениетекущего значения амплитуды отраженного сигнала к максимальному значениюаютлитуды сигнала, полученного примаксимальном значении индукции внешнего поля подмагничивания В=1,5 Тл;Р Ф, - отношение толщины покрытия кглубине проникновения вихревых токовв материал покрытия.Преобразователь содержит пустотелый массивный разомкнутый виток 1 сконической внутренней поверхностью,на которой размещена высокочастотнаяобмотка 2. Внутренняя коническая поверхность витка, поверхность разреза(показано условно) и поверхность рабочего торца покрыты слоем 3 материала,электрическая проводимость которого 25вьппе электрической проводимости материала разомкнутого витка, а толщина Хвыбрана из соотношенияо= 0,75-1,5 Г 2/и,30где р - абсолютная магнитная прони 01цаемость материала покрытия;Ю - круговая рабочая частотапреобразователя;6 - электропроводимость матерна 35ла покрытия,Внутри витка размещена также ферромагнитная вставка 4. Внешняя боковая поверхность витка 1, не контактирующая с обмоткой а, покрыта диффузионным слоем 5 материала с электрической проводимостью меньшей электрической проводимости материала разомкнутого витка и с большим коэффициентом затухания ультразвука, например карбид вольфрама, карбид железа и т.п.Позицией б обозначена система намаг-ничивания.Покрытие поверхностей витка медью осуществлялось гальваническим осаждением в кислом электролите. Диффузионное покрытие карбида железа внешнейбоковой поверхности витка осуществлялось методом плазменного напыления.Высота микронеровностей поверхности слоя покрытия значительно меньше глубины проникновения электромагнитного поля для практических целей приблизительно на порядок и достигается соответствующей обработкой поверхности - шлифованием, полировкой,Преобразователь работает следующим образом.Внешним источником б создается поле подмагничивания, При возбуждении ультразвука на высокочастотную обработку 2 подается зондирующий импульс. На внутренней конической поверхности массивного разомкнутого виткавозникают вихревые токи, которые по поверхности разреза стекают и замыкаются на поверхности рабочего торца. В силу высоких электропроводности и чистоты поверхности слоя 3 сопротивление наведенному току мало и и плотность рабочего тока возрастает, что приводит к повышению коэффициента преобразования при возбуждении ультразвука.Аналогично, так как система линейна в отношении электрических параметров, при приеме ультразвуковых колебаний снижается соиротивление растекания току, индицируемому на поверхности рабочего торца массивного разомкнутого витка 1, что также увеличивает коэффициент преобразования. Наружная боковая поверхность витка 1, покрытая диффузионным слоем 5, оказывает большое электрическое сопротивление протеканию тока в силу низкой электропроводности материала покрытия и большого пути протекания тока, вызванного диффузионным внедрением покрытия в тело витка.При возбуждении ультразвука паразитные колебания, возникающие в теле массивного разомкнутого витка, ослабляются при отражениях от наружной поверхности и поглощаются слоем 5, что снижает интенсивность шумов при приеме и, следовательно, увеличивает отношение сигнап-шум.В случае выполнения массивного разомкнутого витка 1 из магнитной керамики (например, сплав КСП 37 А, самариевокобальтовый сплав, БшСо с остаточной индукцией 0,9-1 Тл) с электро" проводящим слоем 3, электрические процессы на поверхностях, участвую" щих в преобразовании, аналогичны описанным. Диффузионный слой на наружной поверхности витка в этом случае не требуется, что также обусловлено свойствами магнитной керамики,5 159623Как показали экспериментальные исследования при оптимальной толщине высокоэлектропроводного слоя, равной глубине проникновения в него электромагнитного поля, коэффициент преобразования увеличивается примерно на 30%, а при его соответствующей обработке - на 403 (Фиг. 5 и 61.Наличие диффузионного покрытия увеличивает соотношение сигнал-шум примерно на 6 дБ. Формула изобретения1. Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий пустотелый массивный разомкнутый виток с внутренней конической поверхностью, толщина которого линейно увеличивается к ра 20 бочему торцу, высокочастотную обмотку и систему намагничивания, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и досто" верности контроля, поверхность рабочего торца разомкнутого витка, поверхность его разреза и боковая поверх 7- бность контактирующая"с высокочастотной обмоткой, покрЕГтй слоем материа-.ла, электрическая проводимость которого выше электрической проводимости материала разомкнутого витка, атолщина У выбрана из соотношенияР =(0,75-1.,5) Г 2 фн)6,где р " абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия;Ю - круговая рабочая частотапреобразователя;6 - электрическая проводимостьматериала покрытия,2. Преобразователь по п. 1, о. т -л и ч а ю щ и й с я тем, что другаябоковая поверхность разомкнутого витка выполнена с диффузионным покрытием, электрическая проводимость материала которого ниже электрической проводимости материала разомкнугого витка.3. Преобразователь по и. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, магнитныйвиток выполнен иэ магнитной керамики.3596237 О,2,ИЮК е.6 Составитель И.КеСереда Техред М,Дидык орректор Т. Малец акт роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у ари ЗакаНИИПИ 06осуда Тираж 507 Подпи енного комитета по иэобретениям 13035, Москва, Ж-Э 5, Раушская на открытиям при ГКНТ СС д. 4/5