Блок катушек индуктивности с постоянным магнитом

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.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля 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.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна катушка индуктивности электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразователя, выполненная на плате из диэлектрика и содержащая одну или несколько секций. При этом катушка индуктивности может быть выполнена однослойной или многослойной, и изготовлена вручную или печатным методом, например, из полиимида фольгированного. Катушка индуктивности, выполнена в виде двух симметричных эллипсовидных лепестков или в виде правильного многоугольника, или в виде двух симметрично расположенных эллипсов, или в виде спаренной эллипсовидной катушки, или в виде фигурной многослойной. Причем в многослойной катушке индуктивности витки одного слоя располагаются в зазоре между витками другого слоя без перекрытия, на одной или на противоположных сторонах катушки и соединены последовательно между собой при помощи металлизированных отверстий, а переход из одного слоя в другой выполнен через 2-3 витка, спаренная эллипсовидная катушка индуктивности выполнена из двух автономных секций, расположенных на плате в одной плоскости, или одна под другой на различных сторонах одной платы, с возможностью совместной работы по любому из вышеперечисленных соединений и расположению (RU 2268517 C1, опубл. 10.07.2011).

Недостатком известной катушки индуктивности является отсутствие возможности управления углом ввода акустической волны.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является блок катушек индуктивности, раскрытый в RU 2476949 C1, опубл. 27.02.2013.

В соответствии с наиболее близким аналогом, блок катушек индуктивности 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. Причем блок катушек индуктивности 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.

Недостатком блока катушек индуктивности, раскрытого в наиболее близком аналоге, является отсутствие возможности управления углом ввода акустической волны. Любые две соседние катушки, типа "бабочка", располагаются на одной линии. Это создает индуктивную связь между катушками, делая невозможным независимое возбуждение каждой катушки в отдельности. В предлагаемой конструкции данный недостаток сведен к минимуму за счет того, что любые две соседние катушки сдвигаются относительно общей линии в противоположные направления.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача предлагаемого технического решения состоит в разработке блока катушек индуктивности, применяемого в бесконтактных ЭМА дефектоскопах и томографах, которые позволяют выявлять внутренние и поверхностные дефекты в токопроводящих объектах контроля, за счет возбуждения и приема акустических волн под различными углами к нормали к поверхности.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дефекта, уменьшение времени проведения контроля, 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.

Указанный технический результат достигается за счет того, что блок катушек индуктивности с электромагнитно-акустическим преобразователем, содержащий, по крайней мере, три спиральные катушки индуктивности, расположенные в ряд на подложке из диэлектрического материала, при этом над блоком катушек индуктивности расположен постоянный магнит, а смежные спиральные катушки индуктивности на подложке смещены по разные стороны относительно продольной оси подложки, при этом блок катушек связан с электромагнитно-акустическим преобразователем.

Расстояние между постоянным магнитом и блоком катушек индуктивности 0,1-20 мм.

Токоведущие проводники спиральных катушек индуктивности выстроены в одну линию вдоль продольной оси постоянного магнита.

Ширина спиральных катушек индуктивности соответствует длине горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

Ширина спиральных катушек индуктивности кратна четверти длины горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

Намагниченность постоянного магнита направлена на подложку.

Намагниченность постоянного магнита направлена от подложки.

Спиральные катушки индуктивности выполнены в виде печатной платы на гибкой или жесткой основе.

Спиральные катушки индуктивности выполнены в виде диэлектрической подложки прямоугольного, квадратного или круглого сечения, на которую спирально намотаны изолированные проводники.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятно из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 - блок катушек с постоянным магнитом (вид сверху).

На фиг. 2 - блок катушек с постоянным магнитом (вид сбоку).

1 - катушки индуктивности, 2 - постоянный магнит, 3 - направление магнитной индукции постоянного магнита, а - ширина катушек индуктивности; b - расстояние между постоянным магнитом и катушками индуктивности.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Блок катушек индуктивности, содержащий, по крайней мере, три спиральные катушки (1) индуктивности, расположенные в ряд на подложке (на фиг. не показана) из диэлектрического материала, при этом над блоком катушек индуктивности расположен постоянный магнит (2), а смежные спиральные катушки (1) индуктивности на подложке смещены по разные стороны относительно продольной оси подложки.

Расстояние между постоянным магнитом (2) и блоком катушек индуктивности 0,1-20 мм. Указанное расстояние позволяет сформировать постоянное магнитное поле в подповерхностном слое объекта контроля, достаточное для работы электромагнитно-акустического преобразователя (ЭМАП). Увеличение расстояния более 20 мм приводит к уменьшению магнитного поля до уровня, недопустимого для работы ЭМАП. Установка магнита вплотную, с нулевым зазором, приводит к уменьшению переменного магнитного поля, создаваемого блоком катушек, до уровня, при котором ЭМАП перестает работать.

Токоведущие проводники спиральных катушек (1) индуктивности выстроены в одну линию вдоль продольной оси постоянного магнита.

Ширина спиральных катушек (1) индуктивности соответствует длине горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

Ширина спиральных катушек (1) индуктивности кратна четверти длины горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

Намагниченность постоянного магнита (2) направлена на подложку.

Намагниченность постоянного магнита (2) направлена от подложки.

Спиральные катушки (1) индуктивности выполнены в виде печатной платы на гибкой или жесткой основе.

Спиральные катушки (1) индуктивности выполнены в виде диэлектрической подложки прямоугольного, квадратного или круглого сечения, на которую спирально намотаны изолированные проводники.

В качестве диэлектрического материала применены пластик (полипропилен, полиуретан, фторопласт), текстолит марок А, Б, ПТК, ПТ, FR4, керамика (на основе оксида алюминия или циркониевая).

Блок катушек содержит минимум три катушки (1) индуктивности, количество катушек индуктивности в блоке катушек может достигать 100 шт, количество катушек индуктивности зависит от требований к ширине диаграммы направленности датчика, а также от максимальных допустимых габаритов датчика.

Расположение катушек (1) индуктивности на подложке в соответствии с фиг. 1 позволяет формировать горизонтально поляризованную акустическую волну под заданным углом, позволяющую без акустического контакта с объектом контроля выявлять дефекты, т.е. без предварительной очистки поверхности и обильным смазыванием контактной жидкости объекта контроля, что снижает время определения дефекта. Формирование горизонтально поляризованной акустической волны под заданным углом, которая не трансформируется в другие типы волн при падении на границу раздела между объектом контроля и внешней средой, позволяет повысить точность определения дефекта.

Выявление при помощи устройства внутренних и поверхностных дефектов в объектах контроля осуществляют следующим образом.

Катушки (1) индуктивности жестко размещают на плате, они выполнены в виде печатной платы или смотаны вручную, над блоком катушек закрепляют на подложке на расстоянии 0,1-20 мм постоянный магнит (2) и устанавливают блок катушек с постоянным магнитом (2) в устройство, либо если постоянный магнит уже закреплен в устройстве, блок катушек закрепляют в устройстве под постоянным магнитом (2).

Каждая катушка подключается к источнику электрического тока (генератор) через усилитель и генератору.

Генератор формирует на каждой из катушек высоковольтный импульс напряжения амплитудой 0,1-10 кВ и длительностью 0,1-10 мкс. Время задержки между импульсами на катушке составляет 0,001-50 мкс. Импульс на катушке при помощи ЭМАП устройства формирует непосредственно под данной катушкой акустическую волну в объекте контроля, который располагается под сборкой катушек и магнита. Временная задержка (длительность импульса) между высоковольтными импульсами на соседних катушках приводит к задержке формирования акустических волн этими катушками. Задержку обеспечивает распространение суммарной акустической волны под заданным углом к нормали к поверхности объекта контроля.

С объекта контроля блок катушек принимает акустическую волну от объекта контроля. Сигнал, обработанный ЭМАП, полученный с каждой катушки, усиливается при помощи усилителя. После этого усиленные сигналы оцифровываются и анализируются в последующих электронных блоках.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет применять блок катушек индуктивности в устройствах для выявления дефектов, обеспечивает 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.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

1. Блок катушек индуктивности с электромагнитно-акустическим преобразователем, содержащий, по крайней мере, три спиральные катушки индуктивности, расположенные в ряд на подложке из диэлектрического материала, при этом над блоком катушек индуктивности расположен постоянный магнит, а смежные спиральные катушки индуктивности на подложке смещены по разные стороны относительно продольной оси подложки, при этом блок катушек связан с электромагнитно-акустическим преобразователем.

2. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между постоянным магнитом и блоком катушек индуктивности 0,1-20 мм.

3. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что токоведущие проводники спиральных катушек индуктивности выстроены в одну линию вдоль продольной оси постоянного магнита.

4. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что ширина спиральных катушек индуктивности соответствует длине горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

5. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что ширина спиральных катушек индуктивности кратна четверти длины горизонтально поляризованной акустической волны в исследуемом материале.

6. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что намагниченность постоянного магнита направлена на подложку.

7. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что намагниченность постоянного магнита направлена от подложки.

8. Блок катушек по п. 1, отличающийся тем, что спиральные катушки индуктивности выполнены в виде печатной платы на гибкой или жесткой основе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении постоянства воздушного зазора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в легком и быстром креплении проводника.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной импульсной технике, и может быть использовано в малогабаритных ускорителях заряженных частиц, рентгеновских аппаратах и т.п.

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

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

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. .

Использование: для дефектоскопии протяженных изделий эхометодом. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковая антенная решетка, содержащая установленные в корпусе ультразвуковые преобразователи с сухим точечным контактом на рабочей поверхности решетки, индивидуальным прижимным механизмом с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно рабочей поверхности решетки и схемой управления, при этом преобразователи расположены в плане вдоль зигзагообразной линии с точками контакта в ее вершинах, векторы колебательных смещений всех ультразвуковых преобразователей ориентированы поперек или вдоль продольной оси антенной решетки, дополнительно установлены постоянные магниты, размещенные на рабочей поверхности решетки, схема управления выполнена в виде усилителя и генератора импульсов для каждого преобразователя, общего блока управления, устройства обработки сигналов и блока связи, при этом выход каждого генератора импульсов подключен к входу соответствующего преобразователя и входу соответствующего усилителя, выход которого подключен к соответствующему информационному входу устройства обработки сигналов, вход генератора импульсов соединен с соответствующим выходом блока управления, синхронизирующий выход которого соединен с входом устройства обработки сигналов, связанным, так же как и блок управления, с блоком связи, выход которого является выходом антенной решетки, связанным с устройством обработки и отображения информации.

Использование: для измерения ультразвукового или биомеханического параметра, характерного для вязкоупругой среды. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения ультразвукового или биомеханического параметра, характерного для вязкоупругой среды, содержит по меньшей мере: ультразвуковой преобразователь; по меньшей мере один вибратор с неподвижной деталью и подвижной деталью, при этом указанный ультразвуковой преобразователь прикреплен к указанной подвижной детали указанного по меньшей мере одного вибратора; по меньшей мере один адгезивный элемент, прикрепленный к вибратору, при этом указанный адгезивный элемент выполнен с возможностью прикрепления посредством адгезии к поверхности, направленной к нему и принадлежащей вязкоупругой среде, и удержания испускающей и принимающей стороны ультразвукового преобразователя направленной к поверхности, к которой прикреплен адгезивный элемент.

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ включает взаимное перемещение передающего и приемного ультразвуковых преобразователей относительно контролируемого изделия, пропускание ультразвуковых волн через изделие и обнаружение внутренних дефектов в материале путем анализа искажений ультразвукового сигнала, прошедшего через материал изделия, одновременно посредством сканирующей системы осуществляют перемещение изделия относительно ультразвуковых преобразователей.

Использование: для проверки трубопроводов и технологического оборудования. Сущность изобретения заключается в том, что используют постоянные, ультразвуковые, гибкие, имеющие сухое средство обеспечения контакта линейные решетки, позволяющие обнаруживать и/или измерять коррозионные потери стенки, коррозионное растрескивание под напряжением и/или начало образования трещин внутри трубопровода.

Использование: для внутреннего контроля детали. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для внутреннего контроля детали (22), имеющей сверление (24) в форме полого цилиндра, содержит компоновку ультразвуковых преобразователей с множеством элементов (10) преобразователя ультразвука, расположенных, по меньшей мере, в одном ряду рядом друг с другом в несущем элементе (2) с возможностью пластичной деформации, имеющем форму сегмента полого цилиндра и имеющем множество скользящих выступов (26), продолжающихся в его продольном направлении и выдающихся в радиальном направлении выступающей частью (s) над передающими или, соответственно, приемными поверхностями элементов (10) ультразвукового преобразователя.

Изобретение относится к электромагнитно-акустическому преобразователю для ультразвукового контроля образцов из электропроводящего материала, а также к устройству для ультразвукового контроля, включающему, по меньшей мере, один такой электромагнитно-акустический преобразователь.

Изобретение относится к устройству для неразрушающего испытания материала испытуемого предмета, массивного, по меньшей мере, в некоторых участках, посредством воздействия на испытуемый предмет ультразвуковыми волнами и измерения отраженных внутри испытуемого предмета ультразвуковых волн, согласно пункту 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в ультразвуковых приборах различного назначения, например ультразвуковых расходомерах жидкостей и газов, уровнемерах и т.д.

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Устройство для испытания прочности соединений композитного объекта (204) содержит: источник (304) энергии и конструкцию (300) генератора волн, имеющую полость (302), выполненную с возможностью удержания текучей среды (306), причем источник энергии (304) выполнен с возможностью генерирования волны (228) напряжения, которая проходит через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204), причем конструкция (300) генератора волн выполнена с возможностью задания определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Технический результат – уменьшение габаритов устройства, возможность испытания объектов больших размеров и сложных форм. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 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.

Наверх