Блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей

Использование: для неразрушающего ультразвукового контроля. Сущность: заключается в том, что блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей содержит группу катушек индуктивности, расположенных одна под другой с перекрытием и автономно подключенных к своему приемнику, при этом группа катушек имеет сколь угодно большую общую длину рабочей зоны, а катушки в группе расположены в нескольких слоях по направлению прямолинейно, криволинейно, по окружности в зависимости от назначения ультразвукового контроля, формы и направления перемещения объекта контроля, при этом блок снабжен второй группой катушек индуктивности, подключенных к своим генераторам, расположенной над первой группой катушек с полным или частичным перекрытием катушек первой группы, катушки второй группы размещены со смещением относительно друг друга в направлении поперечной оси, причем катушки обеих групп выполнены с различным количеством витков, различной шириной рабочей зоны и различной геометрической конфигурацией на плоскости, а длина рабочей зоны L катушек первой группы выбрана из условия L=(N×Z)-(N-1)×C, где Z - длина рабочей зоны катушки, N - число катушек, С - величина перекрытия для каждых соседних катушек. Технический результат: обеспечение электромагнитно-независимой друг от друга работы катушек на разных режимах от разных генераторов, разных приемников и создание равномерного акустического поля по всей ширине блока в большом диапазоне толщин контроля изделий. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля и может быть использовано для выявления внутренних и поверхностных дефектов листов, полос, сортового проката и труб из токопроводящих материалов.

В настоящее время отмечается бурное развитие методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий. Преимущественно это приборы, реализующие метод контроля с использованием контактной жидкости. В то же время были определены области, в которых применение контактных методов контроля недостаточно эффективно. Это контроль изделий с загрязненной поверхностью без специальной зачистки, дефектоскопия горячих и холодных изделий, высокоскоростной контроль, дефектоскопия с низкими эксплуатационными затратами и т.д. Поэтому в последние годы наблюдается интенсификация исследований и разработок в направлении создания средств оценки качества изделий бесконтактными способами. Наибольшие технические успехи в отмеченном направлении достигнуты за счет применения электромагнитно-акустического (ЭМА) способа возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. Для увеличения чувствительности контроля с применением ЭМА преобразователей существуют различные конструкции катушек индуктивности, являющихся основным элементом преобразователей.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание блока (сборки) катушек индуктивности для ЭМА преобразователя с таким расположением и соединением в нем, при котором бы обеспечивалась их электромагнитно независимая друг от друга работа на разных режимах от разных генераторов, разных приемников и создание равномерного акустического поля по всей ширине блока в большом диапазоне толщин контроля изделий.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержащий корпус, крышку, разъем и, по меньшей мере, две катушки индуктивности, сформированные на защитной подложке из диэлектрика, расположенные послойно путем наложения одна на другую со сдвигом в направлении намотки и выполненные в виде отдельных секций, намотанных одним проводом и уложенных вплотную друг к другу (патент RU №2206888, Кл. G01N 29/24, 2002 г.).

Недостатком известного технического решения является сложность изготовления катушек из-за их расположения и неоднородность создаваемого акустического поля.

Известна катушка индуктивности электромагнитно-акустического преобразователя, изготовленная на плате из диэлектрика, однослойная или многослойная, содержащая одну или несколько секций различной формы, при этом в многослойной катушке витки одного слоя располагаются между витками другого слоя без перекрытия, на одной или на противоположной сторонах катушки и соединены между собой (патент RU №2268517, Кл. H01F 27/30, 2004 г.).

Недостатком известной многослойной катушки является невозможность использования этих секций в автономном режиме путем подключения их к разным генераторам и приемникам, что снижает чувствительность электромагнитно-акустического преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату к заявляемому изобретению является блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей, содержащий группу катушек индуктивности, расположенных одна под другой с перекрытием и автономно подключенных к своему приемнику, при этом группа катушек имеет сколь угодно большую общую длину рабочей зоны, а катушки в группе расположены в нескольких слоях по направлению прямолинейно, криволинейно, по окружности в зависимости от назначения ультразвукового контроля, формы и направления перемещения объекта контроля (патент RU №2325638, Кл. G01N 29/22, 2006 г.).

К недостатку известной конструкции блока катушек, и как следствие ЭМАП, относится невозможность создания однородного (без флуктуации амплитуды сигнала) акустического поля в пределах ширины преобразователя на разной глубине толщины изделия, а также к недостатку данной конструкции блока катушек индуктивности необходимо отнести наличие взаимного перекрытия соседних катушек и как следствие наличие их электромагнитной связи, которая может ухудшать помехозащищенность и селекцию ультразвуковых сигналов среди помех.

Сущность изобретения заключается в том, что предложенная конструкция блока катушек позволяет обеспечить электромагнитно независимую друг от друга работу на разных режимах от разных генераторов, разных приемников и создание равномерного акустического поля по всей ширине блока в большом диапазоне толщин контроля изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемый блок катушек индуктивности для электромагнитно-акустического преобразователя дополнительно введена вторая группа катушек, перекрывающая первую группу катушек, что повышает помехозащищенность и достоверность ультразвукового контроля.

Это достигается тем, что блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей, содержащий группу катушек индуктивности, расположенных одна под другой с перекрытием и автономно подключенных к своему приемнику, при этом группа катушек имеет сколь угодно большую общую длину рабочей зоны, а катушки в группе расположены в нескольких слоях по направлению прямолинейно, криволинейно, по окружности в зависимости от назначения ультразвукового контроля, формы и направления перемещения объекта контроля, блок снабжен второй группой катушек индуктивности, подключенных к своим генераторам, расположенной над первой группой катушек с полным или частичным перекрытием катушек первой группы, катушки второй группы размещены со смещением относительно друг друга в направлении поперечной оси, причем катушки обеих групп выполнены с различным количеством витков, различной шириной рабочей зоны и различной геометрической конфигурацией на плоскости, а длина рабочей зоны L катушек первой группы выбрана из условия L=(N×Z)-(N-1)×C, где Z-длина рабочей зоны катушки, М-число катушек, С-величина перекрытия для каждых соседних катушек.

Кроме того, в блоке катушек катушки первой группы могут быть расположены друг относительно друга без перекрытия. При полном перекрытии катушек первой группы катушками второй группы вторая группа катушек выполнена в виде одной или нескольких катушек с перекрытием 100-150% от общей длины катушек первой группы. В случае выполнения второй группы из нескольких катушек последние размещены со смещением относительно друг друга в направлении поперечной оси. При частичном перекрытии вторая группа катушек выполнена, по крайней мере, из одной катушки, перекрывающей все катушки первой группы, кроме крайних, перекрытие которых составляет 50-80% от длины их рабочей зоны.

Таким образом, предложенная конструкция блока катушек для электромагнитно-акустического преобразователя дает возможность повысить надежность и достоверность контроля качества металлопроката и труб за счет работы катушек индуктивности независимо друг от друга и создания равномерного акустического поля по всей ширине блока в большом диапазоне толщин контроля изделий.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что аналоги, характеризующиеся признаками заявляемого изобретения, не обнаружены, а из перечня выявленных аналогов подобран прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков, что позволило определить отличительные признаки заявляемого технического решения. По мнению заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна» по действующему законодательству.

Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, поэтому оно соответствует критерию «изобретательский уровень».

Для подтверждения промышленной применимости изобретения приводятся чертежи выполнения блока катушек ЭМАП и описание его работы.

На фиг.1 показан пример катушки первой группы.

На фиг.2 показан пример расположения катушек первой группы с перекрытием.

На фиг.2а показан пример расположения катушек первой группы без перекрытия.

На фиг.3 показан пример катушки второй группы.

На фиг.3а показан пример двух катушек второй группы.

На фиг.4 и 4а показаны возможные варианты сборки катушек первой группы и катушек второй группы.

На фиг.5 показано расположение катушек относительно друг друга в соседних слоях.

На фиг.1 показаны катушки 1 первой группы с длиной и шириной рабочей зоны Z1 и W1 соответственно. Катушки 1 имеют контакты 2 подключения к независимым приемникам.

На фиг.2 показано расположение катушек 1 первой группы (N=6) с перекрытием С1, длиной L и шириной W1 рабочей зоны соответственно, где N количество катушек в группе. При этом L=(N×Z1)-(N-1)×C1.

На фиг.2а показано расположение катушек 1 первой группы (N=5) без перекрытия, длиной L и шириной W1 рабочей зоны соответственно.

На фиг.3 показаны катушки 3 второй группы с длиной и шириной рабочей зоны Z2 и W2 соответственно. Катушки 3 имеют контакты 4 подключения к независимым генераторам.

На фиг.3а показаны катушки 3 второй группы (N=2) с длиной и шириной рабочей зоны Z2 и 2×W2+C2 соответственно, где С2 - смещение катушек второй группы.

На фиг.4 и 4а показаны возможные варианты сборки катушек 1 первой группы и катушек 3 второй группы.

На фиг.5 показано расположение катушек относительно друг друга в соседних слоях, Н1 и Н2 - расстояние между слоями.

Блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей работает следующим образом.

Собирают блок, состоящий, например, из шести катушек 1 индуктивности первой группы (Фиг.2), имеющих длину Z1 и ширину W1 рабочей зоны, и катушки 3 второй группы (Фиг.3), имеющей длину Z2 и ширину W2 рабочей зоны. Катушки 1 первой группы собраны с перекрытием, равным С1. При этом общая длина L рабочей зоны катушек 1 составляет L=(N×Z1)-(N-1)×C1. Каждая катушка 1 из первой группы катушек подсоединена через контакты 2 к своему приемнику. Катушка 3 второй группы через контакты 4 подключена к своему генератору. Катушку 3 устанавливают над катушками 1 первой группы с полным перекрытием последних (Фиг.4). Генератор (не показан) возбуждает высокочастотный электрический сигнал на катушке 3, вследствие чего в объекте контроля индуцируются вихревые токи, которые под действием магнитного поля (не показано) возбуждают ультразвуковую волну. Ультразвуковая волна, отразившаяся от возможного дефекта, принимается одной из катушек 1 и усиливается в приемнике, к которому подключена данная катушка.

Независимая работа катушек первой и второй групп позволяет создать равномерное акустическое поле по всей ширине блока в большом диапазоне толщин контроля изделий.

Перекрытие катушек первой группы катушками второй группы обеспечивает равномерное акустическое поле по всей ширине блока катушек и повышает чувствительность контроля.

В случае полного перекрытия (100-150% от всей длины катушек первой группы) гарантированно увеличивается ширина равномерного акустического поля. При частичном перекрытии должно выполняться условие Z2=L-(50…80%)×Z1.

При всех прочих условиях катушки второй группы должны располагаться симметрично относительно блока из катушек первой группы.

Применение единых катушек второй группы для последовательно расположенных катушек первой группы позволяет обеспечить однородность акустического поля ЭМАП с величиной неравномерности для каждого канала ЭМАП не более 0,5 дБ, а также обеспечить оптимальное согласование катушек с генератором и приемником независимо друг от друга и тем самым повысить чувствительность блока ЭМАП, и как следствие, общую помехозащищенность и надежность ультразвукового контроля.

1. Блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей, содержащий группу катушек индуктивности, расположенных одна под другой с перекрытием и автономно подключенных к своему приемнику, при этом группа катушек имеет сколь угодно большую общую длину рабочей зоны, а катушки в группе расположены в нескольких слоях по направлению прямолинейно, криволинейно, по окружности в зависимости от назначения ультразвукового контроля, формы и направления перемещения объекта контроля, отличающийся тем, что блок снабжен второй группой катушек индуктивности, подключенных к своим генераторам, расположенной над первой группой катушек с полным или частичным перекрытием катушек первой группы, катушки второй группы размещены со смещением относительно друг друга в направлении поперечной оси, причем катушки обеих групп выполнены с различным количеством витков, различной шириной рабочей зоны и различной геометрической конфигурацией на плоскости, а длина рабочей зоны L катушек первой группы выбрана из условия L=(N·Z)-(N-1)·C, где Z - длина рабочей зоны катушки, N - число катушек, С - величина перекрытия для каждых соседних катушек.

2. Блок катушек по п.1, отличающийся тем, что катушки первой группы могут быть расположены относительно друг друга без перекрытия.

3. Блок катушек по п.1, отличающийся тем, что при полном перекрытии катушек первой группы катушками второй группы вторая группа катушек выполнена в виде одной катушки, а перекрытие составляет 100-150% от общей длины катушек первой группы.

4. Блок катушек по п.3, отличающийся тем, что вторая группа катушек выполнена в виде, по крайней мере, двух катушек, размещенных со смещением относительно другу друга в направлении поперечной оси.

5. Блок катушек по п.1, отличающийся тем, что при частичном перекрытии вторая группа катушек выполнена, по крайней мере, из одной катушки, перекрывающей все катушки первой группы, кроме крайних, перекрытие которых составляет 50-80% от длины их рабочей зоны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении обмоток силовых трансформаторов и реакторов, в частности при их подготовке к прессованию и дальнейшей отделке.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к трехфазным токоограничивающим реакторам, и может быть использовано для защиты устройства плавного пуска (УПП) электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению и может найти применение в трехфазных трансформаторах, предназначенных для установки на подстанциях.

Корпус // 2381584
Изобретение относится к электротехнике, к дифференциальным трансформаторам тока для устройства защитного отключения. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в производстве обмоток реакторов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной и акустической технике, одними из компонентов аппаратуры которой являются трансформаторы малой мощности.

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям материалов и изделий. .

Изобретение относится к электротехнике и энергетике в части передачи и распределения электроэнергии с большим потоком мощности. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в реакторах ярмовой конструкции, предназначенных для установки под вагонами подвижных составов.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в конструкциях высоковольтных трансформаторов. .

Изобретение относится к электротехнике, к креплению трансформаторной обмотки с литьевой изоляцией относительно сердечника

Изобретение относится к электротехнике, к реакторостроению и может быть использовано в производстве токоограничивающих реакторов напряжением 110 кВ и выше

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной импульсной технике, и может быть использовано в малогабаритных ускорителях заряженных частиц, рентгеновских аппаратах и т.п. Технический результат состоит в повышении электропрочности и рабочего ресурса. Высоковольтный импульсный трансформатор содержит диэлектрический корпус, на поверхности которого расположена первичная обмотка. Внутри корпуса расположен диэлектрический каркас, на котором закреплена вторичная обмотка. Обе обмотки выполнены однослойными, корпус заполнен жидким диэлектриком. Согласно изобретению первичная обмотка содержит два витка, представляющие собой цилиндрические кольца с разрезом вдоль образующей, и расположена на внутренней поверхности корпуса. Каждое кольцо закреплено при помощи двух токопроводящих герметизирующих стягивающих элементов, которые выведены наружу через стенки колец и корпуса в радиальном направлении и имеют прижимной электрический контакт с кольцом, и резьбовой диэлектрической втулки с коническим участком, обеспечивающей прижим кольца к соответствующему торцевому выступу и внутренней поверхности корпуса. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в легком и быстром креплении проводника. Устройство для разъемного крепления электрического проводника (1) к корпусу (2) трансформатора тока содержит корпус (2) трансформатора тока, стопорный элемент (3), проходящий через корпус (2) трансформатора тока. Крепежный элемент (4) проходит через стопорный (3). При креплении электрического проводника (1) крепежный элемент (4) и/или стопорный элемент (3), по меньшей мере, частично опираются на поверхность электрического проводника (1). Крепежный элемент (4) способен вращаться вокруг своей продольной оси и прикреплять или отсоединять электрический проводник (1). Стопорный элемент (3) вращением вокруг своей продольной оси при нахождении в первом положении способен поступательно перемещаться по своей продольной оси и прикреплять или отсоединять электрический проводник (1), а при нахождении во втором положении не способен поступательно перемещаться по своей продольной оси. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении постоянства воздушного зазора. Индуктивный элемент содержит корпус катушки с сердечником и два выступающих в радиальном направлении фланца, образованных на противоположных торцах сердечника. Один из фланцев предназначен для крепления к печатной плате и по размерам больше, чем другой фланец. С наружной стороны корпус катушки окружен экранирующим кольцом, посаженным на больший из фланцев. Для этой цели экранирующее кольцо на нижнем торце имеет обращенную внутрь ступеньку, одна сторона которой образует опорную поверхность, помещаемую на внутреннюю сторону фланца. Другая сторона ступеньки образует опорную поверхность, упирающуюся в наружную периферию фланца. Ступенька предпочтительно проходит вдоль всей периферии экранирующего кольца. В результате воздушный зазор, образованный между верхним фланцем и внутренней стороной экранирующего кольца, фиксирован в отношении его размеров и положения. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к неразрушающему ультразвуковому контролю и может быть использовано в устройствах для выявления внутренних и поверхностных дефектов в объектах контроля, выполненных из токопроводящих материалов, а именно листов, полос, сортового проката и труб. Техническим результатом является повышение точности определения дефекта, снижение времени определения дефекта, бесконтактное возбуждение и прием акустической волны под заданным углом, формирование горизонтально поляризованной волны, которая не трансформируется в другие типы волн при падении на границу раздела между объектом контроля и внешней средой. Блок катушек индуктивности содержит, по крайней мере, три спиральные катушки индуктивности, расположенные в ряд на подложке из диэлектрического материала. Над блоком катушек индуктивности расположен постоянный магнит. Смежные спиральные катушки индуктивности на подложке смещены по разные стороны относительно продольной оси подложки. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении измерения магнитного потока. Узел датчика магнитного потока в сердечнике включает часть сердечника датчика потока и по меньшей мере одно продолговатое отверстие для приема обмотки проводника через указанную часть сердечника датчика потока. Электрический ток, протекающий через обмотку проводника, создает магнитное поле вокруг обмотки проводника и вызывает протекание магнитного потока вокруг продолговатого отверстия. Множество пар отверстий для датчика размещены относительно продолговатого отверстия для предотвращения значительного нарушения протекания магнитного потока и для обнаружения протекания магнитного потока на различных расстояниях от кромки продолговатого отверстия. Обмотка проводника датчика пропущена через каждую пару отверстий для датчика. Протекание магнитного потока создает электрический сигнал в каждой обмотке проводника датчика. Этот электрический сигнал в конкретной обмотке проводника датчика соответствует протеканию магнитного потока в месте расположения конкретной обмотки проводника датчика. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления. Способ содержит этап сборки треугольного магнитопровода (1), содержащий следующий этапы, на которых: а) позиционируют две половины (2а) стержня на пластине (14) основания сборочного стенда в горизонтальном положении, используя нижнюю часть (16а) адаптеров для сохранения нужного угла между двумя половинами (2а) одного стержня (2); b) крепят установленные в нужное положение половины, используя верхнюю часть (16b) адаптеров и крепежный брусок (17), помещенный на стальные шпильки (15); с) позиционируют внешнюю зажимную пластину (6) под двумя половинами (2а) стержня на одном конце половин (2а) стержня; d) собирают сегмент (3) ярма на одном конце двух половин (2а) стержня (2) магнитопровода, где сегмент ярма имеет форму, согласующуюся с формой концов двух противоположных половин (2а) стержня магнитопровода; е) позиционируют внутреннюю зажимную пластину (7) на поверхности сегмента (3) ярма и на двух половинах (2а) стержня магнитопровода и стягивают обе зажимные пластины (6) и (7) друг с другом, образуя первый зажим рамки (5); f) формируют второй зажим рамки (5) на другом конце двух половин (2а) стержня (2) магнитопровода, повторяя этапы с)-е); g) стягивают первый зажим и второй зажим друг с другом крепежным средством; h) поворачивают отдельную рамку (5) магнитопровода в вертикальное положение и освобождают крепежный брусок (17) сборочного стенда или сначала освобождают крепежный брусок (17) сборочного стенда, а затем поднимают отдельную рамку (5) магнитопровода в вертикальное положение; i) собирают две дополнительные рамки (5) магнитопровода, повторяя этапы а)-h); j) позиционируют все три рамки (5) магнитопровода в положение упора и механически стягивают их в нижней и верхней частях рамок. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является уменьшение индуктивности рассеяния, снижение сопротивления провода, увеличение импульсного тока, улучшение теплоотвода от внутренних витков обмотки, повышение механической прочности конструкции трансформатора. Трансформатор содержит магнитопровод, две первичные, две или четыре вторичные обмотки, токопроводящие жесткие пластинчатые перемычки, жесткие токовыводящие шины. Вторичные обмотки выполнены в виде спирали Архимеда из проводника ленточного типа, намотаны встречно друг к другу. Магнитопровод выполнен с поперечным сечением ступенчатой формы, близкой к эллипсу или кругу, на его участках, соответствующих стержням. Обе первичные обмотки установлены бескаркасной намоткой проводника с натяжением на каждый участок магнитопровода, соответствующий стержню, оказывая стягивающее усилие на магнитопровод. На каждую первичную обмотку установлена одна вторичная обмотка или две вторичные обмотки бескаркасной намоткой проводника с натяжением, максимально покрывая первичную обмотку. Обмотки выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией. Магнитопровод с обмотками расположен между токовыводящими шинами. Первичные обмотки одними концами соединены последовательно. Концы вторичных обмоток соединены с токовыводящими шинами, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта. Внешние концы вторичных обмоток жестко соединены с первой токовыводящей шиной, а их нутренние концы жестко соединены токопроводящими пластинчатыми перемычками со второй токовыводящей шиной. Каждая пластинчатая перемычка соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки, и расположена параллельно плоскости кривой намотки витков и соединена со второй токовыводящей шиной. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Блок катушек для электромагнитно-акустических преобразователей

Наверх