Способ настройки электромагнитно-акустического преобразователя

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения - повышение точности настройки - достигается за счет того, что при настройке электромагнитJ но-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, изменяют индуктивность катушки преобразователя, возбуждая в ней импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов, затем изменяют емкость конденсатора, возбуждая в катушке импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды , определяют разность между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении перечисленные операции повторяют до тех пор, пока разность не станет меньше величины погрешностиизмеренияамплитуды ультразвукового сигнала, после чего фиксируют найденные значения индуктивности и емкости.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 и 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4656962/28 (22) 01.03.89 (46) 07,05.92..Бюл, К 17 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Кузнецкий металлургический комбинат им, В,И,Ленина (72) Г;М.Сучков, Ю.А.Катасонов, А.B,Màëàхов, В.В. Гарькавый, Т, И, Сучкова и С. В, Чабан (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 794491, кл. G 01 N 29/04, 27,11.78, (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЭЛЕКТРОМАГН ИТНО-АКУСТИЧ ЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения — повышение точности настройки — достигается за счет того, что при настройке электромагнитИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии электропроводных и ферромагнитных изделий и материалов в металлургической и машиностроительной промышленности, Известен способ настройки электромагнитно-акустического и реобразователя; реализованный в электромагнитно-акустическом преобразователе, содержащем высокочастотную катушку, включающий возбуждение импульсов тока с заданной частотой, питающих преобразователь, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов и оценку эффективности электромагнитно-акустического п реобразователя.

„, БЫ„„1732257 Al но-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, изменяют индуктивность катушки преобразователя, возбуждая в ней импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов, затем изменяют емкость конденсатора, возбуждая в катушке импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, определяют разность между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении перечисленные операции повторяют до тех пор, пока разность не станет меньше величины погрешности измерения амплитуды ультразвукового сигнала, после чего фиксируют найденные значения индуктивности и емкости, Недостатком этого способа является то, что операциями способа не предусмотрено согласование параметров преобразователя с аппаратурой и параметрами технологии.

Точность его настройки недостаточна.

Известен также способ настройки электромагнитно-акустического дефектоскопа, заключающийся в том, что электромагнитно-акустический преобразователь размещают над стандартным образцом с номинальным зазором, питая преобразователь радиоимпульсами, возбуждают и принимают с его помощью зондирующие ультразвуковые импульсы и устанавливают максимальную условную чувствительность преобразователя подбором частоты заполнения и длительности зондирующих импульсов тока, дополнительно измеряют

1732257 резонансные частоты fc u fo электромагнитно-акустического преобразователя в отсутствие под ним образца и при номинальном зазоре соответственно, увеличивают зазор между преобразователем и образцом на заданную величину, измеряют при этом величину М изменения резонансной частоты преобразователя, а частоту fp заполнения зондирующих импульсов. тока подбирают из условия

< (— Я

Недостатком этого способа является отсутствие операций согласования преобразователя по параметрам технологии и с аппаратурой, Кроме того, изменение частоты ультразвуковых импульсов может привести к снижению выявляемости дефектов. Эти недостатки подтверждают недостаточную точность настройки преобразователя, Наиболее близким к предлагаемому является способ настройки электромагнитно-акустического преобразователя, реализованный в электромагнитно-акустическом дефектоскопе, содержащего преобразователь с высокочастотной катушкой и конденсаторами, включающий возбуждение импульсов тока, питающих преобразователь с заданной частотой, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, а также измерение и оценку амплитуды информационного сигнала, К существенному недостатку известного можно отнести то, что им предусмотрено только согласование преобразователя с частотой питающего его тока. Но изменение емкости конденсаторов приводит также к изменению согласования преобразователя по добротности, волновому сопротивлению и т.д, Это приводит к недостаточной точности настройки преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности настройки электромагнитноакустического преобразователя.

Для достижения поставленной цели в способе настройки электромагнитно-акустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, заключающийся в возбуждении импульсов тока, питающих преобразователь, с предварительно заданной частотой заполнения, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, настройку параметров преобразователя, измерение и оценку амплитуды отраженных ультразвуковых импульсов, изменяют индуктивность катушки, возбуждая в ней импульсы тока, и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов и временно фиксируют найденное значение индуктивности, затем изменяют емкость конденсатора преобразователя, возбуждая импульсы

5 тока и принимая ультразвуковые импульсы катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, временно фиксируют найденное значение емкости, после чего определяют разность

10 между двумя измеренными максимальными значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении изменение индуктивности катушки и емкости конденсатора, фиксацию значений и on15 ределение разности между двумя последовательными максимальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов проводят последовательно п раз до тех пор, пока разность между двумя последователь20 но измеренными значениями амплитуд не станет менее величины погрешности измерения амплитуды ультразвукового сигнала, после чего найденные значения индуктивности катушки и емкости конденсатора фик25 сируют окончательно.

В изобретении предлагается повысить точность настройки преобразователя за счет последовательного приближения значений индуктивности катушки и емкости

30 конденсаторов к некоторым значениям, дающим в результате хотя бы частичное, но наилучшее для данных условий (например, частоты ультразвуковых колебаний) значение параметров преобразователя. Компро35 миссное оптимальное значение резонансной частоты преобразователя, его добротности и волнового сопротивления достигается за счет последовательного приближения индуктивности катушки и емкости

40 конденсаторов к оптимальным значениям путем последовательного изменения индуктивности (за счет изменения зазора между катушкой и изделием, изменением числа витков и их взаимного расположения и т,д.)

45 и изменения емкости конденсаторов, Изменения индуктивности катушки и емкости конденсаторов эффективны до тех пор, пока разность между двумя последова50 тельно измеренными максимальными значениями амплитуд сигнала не станет меньше погрешности измерения амплитуды информационных сигналов. Дальнейшее увеличение точности настройки теряет

55 смысл. При разности между последовательными максимальными значениями измеренных амплитуд больше погрешности измерения амплитуды информационного сигнала достаточная точность настройки преобразователя не достигается.

1732257

Численное значение индуктивности ка- чениями амплитуд информационного сигнатушки находить не обязательно, Достаточно ла не станет менее величины погрешности при тиражировании преобразователя по- измерения амплитуды сигнала. Найденные вторить форму, геометрические размеры, значения индуктивности катушки и емкости конфигурацию катушки индуктивности при 5, конденсаторов фиксируют окончательно, сохранении его конструкции и числа витков Преобразователь настроен с высокойточнокатушки, что достигается инструментом, а стью. также идентичности условий настройки и При переходе на контроль других издеработы при дефектоскопии изделий. При лийили использованиидругогодефектоскоэтом точность настройки высокая. 10 па необходимо выполнить перечисленные

Проведенный анализ предлагаемого операции способа сначала. способа настройки электромагнитно-аку- Реализовать способ возможно с постического преобразователя свидетельству- мощью аппаратуры, содержащей генератор ет, что положительный эффект при радиоимпульсов тока, питающий электроосуществлении изобретения будет получен 15 магнитно-акустический преобразователь. за счет улучшения согласованности пара- Преобразовательустанавливают вдефектометров преобразователя с технологически- скопическом стенде, снабженным настроечми и аппаратурными параметрами. ным образцом. Прием и оценку амплитуды

По предлагаемому способу перед на- информационного сигнала можно осущестстройкой электромагнитно-акустического 20 влять с помощью серийного дефектоскопа. преобразователя, содержащего высокоча- Измерения индуктивности катушки и емкостотную катушку и связанный с ней мини- сти конденсаторов целесообразно осущестмум один конденсатор, устанавливают в влять с помощью серийных приборов. дефектоскопическом стенде в условиях, со- Так, например, при выполнении исслеответствующих условиям проведения де- 25 дований качества рельсов для возбуждения фектоскопии, Запитывают его током с впреобразователерадиоимпульсовтокаисчастотойзаполнения, по величине,соответ- пользуют генератор аппаратуры УМА - .

УМ P-1. ствующей оптимальной выявляемости за- Измерения, обработку информации выполданных дефектов, конкретную величину няют с помощью серийного дефектоскопа частоты устанавливает нормативно-техни- 30 УД-10УА. Добротность преобразователя ческая документация на контроль. оценивают с помощью прибора Х1-48, инВозбуждают и принимают ультразвуко- дуктивность Е7-11, емкость Р589, вые импульсы, измеряют и оценивают вели- При настройке преобразователя на обчину амплитуды информационных разце с отверстием)62,5 мм по известному сигналов. Измеряют индуктивность высоко- 35 способу отношение полезный сигнал — шум частотной катушки до получения макси- достигает 12 дБ при индуктивности 5,1 х мальной амплитуды информационного х10 Гн и емкости 1,5 . 10 Ф преобразовасигнала. Временно фиксируют найденное теля в то время, как при настройке по предзначение индуктивности катушки. Изменя- лагаемому способу на 15ь больше, т,е. ют емкость до получения максимального 40 14 дБ, при индуктивности 5,6 10 Гн.и

-9 значения информационного сигнала. Вре- емкости 1 10 Ф. менно фиксируют найденное значение ем- Таким образом, при использовании апкости конденсаторов, Определяют разницу паратуры УМАР-1 для дефектоскопии рельмежду найденными максимальными значе- сов с зазором между преобразователем и ниями амплитуд информационного сигнала. 45 рельсом, равным 5 мм, установленная оптиЕсли разность положительная и превышает мальнаяиндуктивностькатушки5,6 10 Гн, -9 погрешность измерения информационного а емкость 1 10 Ф, При этом частота ультсигнала, То снова изменяют индуктивность развуковых колебаний 1,9 МГц, что соответкатушки до получения максимального зна- ствует требованиям методики на чения амплитуды информационного сигна- 50 проведение контроля, ла, Фиксируют найденное значение Как показали данные опытной провериндуктивности. Измеряют разность между ки, в результате использования предлапоследним измеренным значением. макси- гаемого способа настройки мальной амплитуды информационного сиг- электромагнитно-акустического преобразонала и предыдущим. Если разница 55 вателя удается повысить точность настройположительная и превышает погрешность ки, Оценку эффективности способа измерения сигнала, то изменения емкости и проводят по величине отношения амплитуд индуктивностикатушкипродолжаютвыпол- полезного сигнала и шума. В результате нять и раз до тех пор, пока разность между применения предлагаемого способа эта ведвумя последовательно измеренными зна1732257

35

45

Составитель Г. Сучков

Техред М.Моргентал Корректор Т, Палий

Редактор M. Бланар

Заказ 1579 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 личина достигает 14 дБ, в то время, как при использовании известного способа 12 дБ, т.е, точность настройки повышена не менее чем на 15%, что позволяет в свою очередь уменьшить ложную браковку рельсов примерно на 15%, Формула изобретения

Способ настройки электромагнитноакустического преобразователя, содержащего высокочастотную катушку и минимум один конденсатор, заключающийся в возбуждении импульсов тока, питающих преобразователь, с предварительно заданной частотой заполнения, возбуждение и прием ультразвуковых импульсов, настройку пара.метров преобразователя, измерение и оценку амплитуды отраженных ультразвуковых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, изменяют индуктивность катушки, возбуждая в ней импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы, до получения максимального значения амплитуды ультразвуковых импульсов и временно фиксируют найденное значение индуктивности, затем изменяют емкость конденсатора преобразователя, возбуждая в катушке импульсы тока и принимая ультразвуковые импульсы

5 катушкой индуктивности до получения максимального значения их амплитуды, временно фиксируют найденное значение емкости, после чего определяют разность между двумя измеренными максимальными

10 значениями амплитуды ультразвуковых импульсов и при ее положительном значении изменение индуктивности катушки и емкости конденсатора, фиксацию значений и определение разности между двумя

15 последовательными максимальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов проводят последовательно и раз до тех пор, пока разность между двумя последовательно измеренными значениями амплитуд не

20 станет менее величины погрешности измерения амплитуды ультразвукового сигнала, после чего найденные значения индуктивности катушки и емкости конденсатора фиксируют окончательно.