Электромагнитно-акустический преобразователь

Использование: для ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов. Сущность: заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь снабжен, по меньшей мере, одним усилителем электрических сигналов, возникающих в катушках индуктивности при их взаимодействии с вторичными электромагнитными волнами, образующимися в результате ультразвуковых колебаний слоев металла в постоянном магнитном поле под воздействием зондирующих электромагнитных импульсов высокой частоты. Вместе с тем усилитель электрических сигналов, имеющий с катушками индуктивности электрическую связь, может быть выполнен, например, в виде микросхемы на кристаллах, при этом в усилителе от части магнитного потока, представляющего собой поток рассеяния, пересекающий усилитель, индуцируется ток, складывающийся по величине и направлению с током, который возникает в катушках индуктивности. Технический результат: повышение чувствительности преобразователя. 3 ил.

 

Предлагаемый ЭМАП относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использован, в частности, для контроля качества листов и полос.

Известен ЭМАП, содержащий источник магнитного поля (электромагнит), высокочастотную катушку индуктивности [1]. В известном ЭМАП повышение его чувствительности достигается за счет того, что он снабжен двумя электропроводящими пластинами, расположенными в плоскости катушки индуктивности с двух сторон от нее на прямой, пересекающей катушку параллельно одной из ее осей.

Недостатком известного устройства является использование для подмагничивания электромагнита С-образной формы, сложность конструкции, большие затраты энергии, наличие значительных потоков рассеяния, невозможность надежного контроля по ширине зоны контролируемого объекта.

Известен электродинамический преобразователь [2], состоящий из магнитной цепи с кольцевым зазором, образуемым ее полюсами, в котором размещена силовая катушка с возможностью перемещения под действием протекающего по ней переменного тока, а поверхность полюсов покрыта материалом с высокой теплопроводностью.

Недостатком известного ЭМАП являются большие габариты магнитной системы и обмотки силовой катушки, что не позволяет снизить расход мощности без снижения надежности и долговечности преобразователя.

Известен ЭМАП [3], который, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов, повышения надежности контроля, снабжен магнитопроводом с вертикальными каналами, внутри которых размещены концентраторы магнитного потока, а катушки индуктивности установлены в пазах, выполненных в основании преобразователя.

К недостатку известного ЭМАП следует отнести недостаточную чувствительность полезного сигнала по отношению к внешним помехам.

Известен преобразователь, принятый нами за прототип, который содержит обмотку, магнитопровод, генератор зондирующих импульсов, высокочастотную катушку, в которой прохождение наведенных токов в составных частях катушки происходит в фазе, в результате чего суммарный электрический сигнал поступает далее на вход усилителя.

Недостаток известного преобразователя заключается в невозможности использования при этом энергии части магнитного потока, а именно потока рассеяния, не пересекающего витки катушки [4].

Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя.

Для этого предлагаемый преобразователь, содержащий магнитопровод, основание, катушки индуктивности и источник постоянного поля, дополнительно снабжен по меньшей мере, одним усилителем электрических сигналов, возникающих в катушках индуктивности при их взаимодействии с вторичными электромагнитными волнами, образующимися в результате ультразвуковых колебаний слоев металла в постоянном магнитном поле под воздействием зондирующих электромагнитных импульсов высокой частоты, выполненный, например, в виде микросхемы на кристаллах и имеющий с катушками индуктивности электрическую связь, при этом в усилителе от части магнитного потока, представляющего собой поток рассеяния, пересекающий усилитель, индуцируется ток, складывающийся по величине и направлению с током, который возникает в катушках индуктивности.

На фиг.1 показан поперечный разрез преобразователя, на фиг.2 показан продольный разрез преобразователя (сеч. А-А), на фиг.3 показана функциональная схема преобразователя совместно с усилителем. Принятые обозначения: Ф_м - вторичный магнитный поток, Ф_эм - зондирующий магнитный поток.

Преобразователь содержит магнитопровод 1, основание-подложку 2, концентраторы 3, катушки индуктивности 4, усилитель 5, приемник электрических сигналов 6, электрическую связь 7, электромагнитную катушку 8.

Преобразователь работает следующим образом.

Катушками индуктивности 4 излучаются первичные электромагнитные волны (зондирующие импульсы высокой частоты), вызывающие в объекте контроля ультразвуковые волны той же частоты, вызывающие в свою очередь, механические колебания частиц металла, которые приводят в постоянном магнитном поле Ф_эм к возникновению вторичных магнитных волн Ф_м, пересекающих катушки индуктивности. При этом часть магнитного потока Ф_мк пересекает катушки индуктивности, в которых возникает электрический ток I_мк, а другая часть магнитного потока, представляющая собой поток рассеяния Ф_му, пересекает усилитель, в котором индуцируется ток I_му, складывающийся по величине и направлению с током I_мк.

Таким образом, результирующий ток будет равен сумме токов I_мк+I_му и принимаемый сигнал будет за счет этого усилен, а преобразователь иметь большую чувствительность.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 564595, кл. G 01 N 29/04. Бюл. № 25 от 05.07.77 г.

2. Патент РФ № 2131163, кл. H 01 R 9/00, В 06 В 1/04.

3. Заявка РФ № 2002120271 от 31.07.2002 г.

4. SU 1758546 A1.

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий магнитопровод, основание, катушки индуктивности и источник постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одним усилителем электрических сигналов, возникающих в катушках индуктивности при их взаимодействии с вторичными электромагнитными волнами, образующимися в результате ультразвуковых колебаний слоев металла в постоянном магнитном поле под воздействием зондирующих электромагнитных импульсов высокой частоты, выполненный, например, в виде микросхемы на кристаллах и имеющий с катушками индуктивности электрическую связь, при этом в усилителе от части магнитного потока, представляющего собой поток рассеяния, пересекающий усилитель, индуцируется ток, складывающийся по величине и направлению с током, который возникает в катушках индуктивности.