Вибромагнитно-акустический преобразователь

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть ис . пользовано для дефектоскопии материалов и изделий. Целью изобретения является повышение чувствительности, что достигается за счет увеличения коэффициента преобразования магнитного поля и разрешающей способности преобразователя. В данном преобразователе магнитная система выполнена в виде цилиндрического полого 7 и стержневого 8 магнитов, расположенных концентрично и обращенных одноименными полюсами в противоположные стороны, между которыми установлена вставка 11 из диэлектрического материала. Нерабочие торцы магнитов 7 и 8 закрыты ферромагнитной пластиной 9, а рабочие торцы - ферромагнитной пластиной 10 с отверстием в центре, в котором расположена катушка 3 индуктивности, в центре которого установлена также ферромагнитная пластина 12. Такая конструкция преобразователя позволила повысить коэффициент поебразоеания магнитного поля и повысить чувствительность . 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I 9) (I I) (я)з G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕI+IblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. ф 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771731/28 (22) 20.11.89 (46) 07.01.92. Бюл. N. 1 (71) Днепропетровский научно-исследовательский институт технологии машиностроения и Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) B. И. Редько, E. В. Лаптев и А. Ф. Мельканович (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1180787, кл. G 01 N 29/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1370549, кл. G 01 N 29/04. 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1283651, кл. G 01 N 29/04, 1985 (прототип). (54) ВИБРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть исИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии материалов и изделий в любой отрасли машиностроения.

Известен сканирующий вибромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, внутри которого размещены магнит, основание из эластичного диэлектрического материала, имеющего твердость по Шору 70-76 с залитым в него индуктивным элементом, выполненным в виде высокочастотной плоской катушки, и прижимной пользовано для дефектоскопии материалов и изделий. Целью изобретения является повышение чувствительности, что достигается за счет увеличения коэффициента прео6разования магнитного поля и разрешающей способности преобразователя. В данном преобразователе магнитная система выполнена в виде цилиндрического полого 7 и стержневого 8 магнитов, расположенных концентрично и обращенных одноименными полк)сами в противоположные стороны, между которыми установлена вставка 11 из диэлектрического материала. Нерабочие торцы магнитов 7 и 8 закрыты ферромагнитной пластинОй 9, а рабочие торцы — ферромагнитной пластиной 10 с отверстием в центре, в котором расположена катушка 3 индуктивности, в центре которого установлена также ферромагнитная пластина 12.

Такая конструкция преобразователя позволила повысить коэффициент поебразования магнитного поля и повысить чувствительность. 1 ил. механизм, а снаружи установлен сепаратор с подвижными опорами в виде шариков (1).

Недостатком этого вибромагнитно-акустического преобразователя является ограниченная область применения, так как он обладает сравнительно малым коэффициентом преобразования, иэ-за чего мал диапазон контролируемых неметаллических материалов по толщине и по акустическим свойствам, а именно невозможно контролировать неметаллы с большим затуханием

УЗК, т. е. область применения его ограничена. Низкий коэффициент преобразования у

1704062

55 преобразователя-аналога обусловлен конструктивным решением, а именно, выполнением магнита в виде стержня.

Известен сканирующий вибромагнитноакустический преобразователь, содержащий корпус, магнит и индуктивный элемент, размещенный в диэлектрическом эластичном основании и выполненный в виде соленоида, охватывающего замкнутый цилиндрический, диэлектрический каркас с металлическими торцами-экранами, установленный с возможностью вращения на оси в корпусе, а магнит расположен в полости каркаса и разноименными полюсами обращен к рабочей поверхности преобразователя (2).

Данный преобразователь обладает значительно лучшими техническими характеристиками по сравнению с приведенными преобразователями-аналогами. Однако в ряде случаев необходимо осуществлять контроль материала в труднодоступных местах, например возле вертикальных стенок или других выступающих участков поверхности. Преобразователь-аналог в силу своих конструктивных особенностей для этого неприемлем, так как оставляет неконтролируемый участок шириной, равной радиусу индуктивного элемента — соленоида, который составляет несколько десятков милиметров. Поэтому область его применения ограничена.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является виброэлектромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем магнитную систему, кольцевое основание из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катушкой индуктивности и поджимной механизм, а также закрепленный на внешней поверхности корпуса сепаратор с подвижными опорами в виде шариков (3).

Данный преобразователь обеспечивает плоский фронт возбуждаемой волны, но также обладает низким коэффициентом преобразования, так как использует горизонтальную составляющую поля постоянного магнита, которая составляет около 40 общего поля, создаваемого магнитной системой, что является недостатком преобразователя.

Целью изобретения является повышение чувствительности, что достигается за счет обеспечения более высокого коэффициента преобразования магнитного поля и улучшения отношения сигнал/шум.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь, общий вид.

Преобразователь содержит корпус 1, размещенные в нем магнитную состему (на чертеже не показана), кольцевое основание

2 из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катушкой 3 индуктивности, поджимной механизм 4, закрепленный на внешней поверхности корпуса 1 сепаратор 5 с подвижными опорами 6 в виде шариков, магнитная система выполнена в виде концентрически расположенных цилиндрического полого магнита 7 и стержневого 8 магнита, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны, ферромагнитных пластин 9 и

10, соединяющих торцы магнитов 7 и 8, размещенной в зазоре между магнитами 7 и 8 вставки 11 из диэлектрического материала, один торец которой, обращенный к пластине 9, соединяющей нерабочие торцы магнитов 7 и 8, в сечении имеет треугольную форму, а кольцевое основание 2 закреплено в кольцевом зазоре магнитов 7 и 8 со стороны рабочих торцов. Ферромагнитная пластина 10 выполнена с отверстием в центре, в котором расположено основание 2 с катушкой 3 индуктивности, в центре которого также установлена ферромагнитная пластина 12. Исследуемый материал обозначен позицией 13, Преобразователь работает следующим образом.

При возбуждении УЗ-колебаний через катушку 3 индуктивности пропускают импульс тока, Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 3 индуктивности, взаимодействуя с полем магнитной системы, вызывает механические колебания катушки 3, которые передаются благодаря хорошему акустическому контакту из основания 2 в исследуемый материал 13. Возбуждаемые

УЗ-колебания наряду с контролируемым материалом распространяются в материале диэлектрической вставки 11. Доходя до ее верхнего торца, выполненного наклонно, и отражаясь под углом к вертикали, мне очисленно переотражаясь от боковых граней вставки 11, практически полностью затухают и не вносят погрешности в возбуждаемое УЗ-колебание.

При работе преобразователя в качестве приемного происходит обратное явление, а и енно упругие колебания за счет хорошего акустического контакта между основанием

2 и поверхностью контролируемо о изделия

13 с небольшими потерями проходят в материал основания 2 и заставляют катушку 3 индуктивности совершать механические колебания в поле магнитной системы. В катушке 3 индуктивности колеблющейся в

1704062

Составитель А. Черных

Редактор Т, Зубкова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

Заказ 59 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 постоянном магнитном поле, наводится

ЭДС с частотой. равной частоте прошедших упругих колебаний, амплитудой и длительностью, пропорциональными амплитуде и длительности упругих колебаний. Процесс 5 затухания колебаний, прошедших через основание 2 и катушку 3 во вставку 11 аналогичен процессу затухания при возбуждении колебаний.

Формула изобретения 10

Вибромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем магнитную систему, кольцевое основание из эластичного диэлектрического материала с закрепленной в нем катуш- 15 кой индуктивности и поджимной механизм, а также закрепленный на внешней поверхности корпуса сепаратор с подвижными опорами в виде шариков, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, магнитная система выполнена в виде концентрически раСположенных полого цилиндрического и стержневого магнитов, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны, ферромагнитных пластин, соединяющих торцы магнитов, и размещенной в зазоре между магнитами вставки из диэлектрического материала, один торец которой, обращенный к пластине, соединяющей нерабочие торцы магнитов, в сечении имеет треугольную форму, а кольцевое основание закреплено в кольцевом зазоре магнитов со стороны рабочих торцев.