Электромагнитно-акустический преобразователь

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для измерения толщины и выявления дефектов в металлических изделиях. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля за счет увеличения коэффициента преобразования и увеличения соотношения сигналшум и упрощение конструкции преобразователя. Это достигается тем, что преобразователь содержит пустотелый массивный разомкнутый виток, высокочастотную обмотку и систему намагничивания. На поверхности витка, участвующей в преобразовании, нанесен слой материала толщиной δ в пределах δ=(0,75-1,5)√2/*98M AΩΣ где μ а - абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия

ω - круговая рабочая частота преобразователя

σ - электрическая проводимость материала покрытия, которая должна быть выше электрической проводимости материала разомкнутого витка. На другую боковую поверхность разомкнутого витка нанесено диффузионное покрытие, электрическая проводимость материала которого ниже электрической проводимости материала разомкнутого витка, а разомкнутый виток может быть выполнен из магнитной керамики. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ к

РЕСПУБЛИК

А1 (у) з С 01 Н 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i)

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫГИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

{21) 4473364/25-28 (22) 11.08.88 (46) 30.09 ° 90. Бюл. Р 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (72) В.И. Иеняйло, О.П. Торопчин, В.T. Ренин, И.Ф. Гриценко и С.ЛаДобрынин (53) 620. 179. 16(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 952378, кл. 0 01 Я 29/04, 20.08.79. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО"АКУСТИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к неразрушающему.контролю материалов и может быть использовано для измерения толщины и выявления дефектов в металлических изделиях. Цель изобретения — повышение чувствительности и достоверности контроля за сЧет увеличения коэффициента преобразования и увеличения соотношения сигнал-шум и упрощение

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для измерения толщины и выявления дефектон в металлических изделиях.

Целью изобретения является повы.шение чувствительностй и достоверности контроля путем увеличения коэффициента преобразования электромагнитноакустического преобразователя, 1,ЭМАП ), а также упрощение конструкции за счет совмещения внешней системы намагничивания с раэомтснутым витком.

2 конструкции преобраз ователя. Это достигается тем, что преобразователь содержит пустотелый массивный раэомкнутый виток, нысокочастотную обмотку и систему намагничивания. На поверхности витка, участвующей н преобразовании, нанесен слой материала толщиной Ю н пределах 1 =(0,75-I 5) я 27р юб. где р, — абсолютная магнитная проницаемость материала покрытия; (g- круговая рабочая частота преобразователя; Ь вЂ” электрическая проводимость материала покрытия, которая должна быть ньппе электрической проводности материала разомкнутого витка.

На другую боковую поверхность разомкнутого витка нанесено диффузионное покрытие, электрическая проводимость материала которого ниже электрической проводимости материала разомкнутого витка, а разомкнутый виток может быть 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.З вЂ” 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 — занисиMocTs амплитуды отраженного сигнала от высоты микронеровностей на поверхностях витка, участвующих в преобразовании при различньж значениях индукции5 внешнего попя подмагничивания.

При этом иа чертежах приняты следующие обозначения: А/А - отношение текущего значения амплитуды отраженного сигнала к максимальному значению аьптлитуды сигнала, полученного при максимальном значении индукции внешнего поля.подмагничивания 8=1,5 Тл;

Хl К, — отношение толщины покрытия к глубине проникновения вихревых токов в материал покрытия.

Преобразователь содержит пустотелый массивный разомкнутый виток 1 с конической внутренней поверхностью, на которой размещена высокочастотная обмотка 2. Внутренняя коническая поверхность витка, поверхность разреза (показано условно) и поверхность рабочего торца покрыты слоем 3 материала, электрическая проводимость которого вьппе электрической проводимости материала разомкнутого витка, а толщина Х выбрана из соотношения о = 0,75-1,5 Г2/pÄw*, 30 где р — абсолютная магнитная прони0( цаемость материала покрытия; (d — круговая рабочая частота преобразователя; электропроводимость материа35 ла покрытия, Внутри витка размещена также ферромагнитная вставка 4. Внешняя боковая поверхность витка 1, не контактирующая с обмоткой 2, покрыта диффузионным слоем 5 материала с электрической проводимостью меньшей электрической проводимости материала разомкнутого витка и с большим коэффициен- 45 том 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 внешней боковой 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 подмагиичивания. При возбуждении ультразвука на высокочастотную обработку 2 подается зондирующий импульс.

На внутренней конической поверхности массивного разомкнутого витка i возникают 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 сонротивление 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 I из магнитной керамики (например, сплав КСП 37А, 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 159623

Как 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 - íà 40Х (фиг. 5 и 6).

Наличие диффузионного покрытия увеличивает соотношение сигнал-шум примерно на 6 дВ.

Формула изобретения

1. 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 шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и досто" верности контроля, поверхность рабочего торца разомкнутого витка, поверхность его разреза и боковая поверх7- 6 ность„ контактирующая с высокочастотной обмоткой, покрыты слоем материа-. ла, электрическая проводимость которого выше электрической проводимости материала разомкнутого витка, а толщина У выбрана из соотношения =(0,75-1,5) Г2/р„н где р " абсолютная магнитная прониг а цаемость материала покрытия; (д - круговая рабочая частота преобразователя;

6 - электрическая проводимость материала покрытия, 2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю щ и и с q тем, что другая боковая 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 шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, магнитный виток выполнен иэ магнитной керамики.

1596237

Ь

fp 75

Фиг. b

1596237

О, 7, ИМК

Составитель И.Кесоян

Редактор Ю. Середа Техред M.дидык Корректор T. цапе

Закаэ 2906 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101