Электромагнитно-акустический преобразователь

 

т-д

ЯИВи

6ДЦта1Езнр. М

О П И С А Н И Е н11 580503

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 22.03.76 (21) 2338248/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 02.11.77 (51) М Кч 2 G 01N 29/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.179.143 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Л. Игнатинский и С. В. Веремеенко (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (54) ЭЛЕКТРОМАГHHTHO-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и может быть использовано для контроля труб и прутков без вращения преобразователей и контролируемых изделий.

Известен электромагнитно-акустический приемно-передающий преобразователь для контроля цилиндрических изделий, содержащий подмагничивающее устройство и две цилиндрические проходные катушки (1).

Недостатком этого устройства является весьма малая чувствительность к продольным дефектам.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь для контроля цилиндрических изделий, содержащий проходную катушку индуктивности, установленную соосно с электромагнитом, охватывающим в процессе измерения контролируемую трубу (2).

Недостаток такого устройства в невозможности использовать его для контроля цилиндрических изделий любого диаметра из-за его весьма низкой чувствительности к дефектам продольной ориентации, вследствие преобладания осевого смещения в возбуждаемой таким преобразователем ультразвуковой волне.

При этом волна «скользит» вдоль дефекта и не вызывает отражений от него; если же возбудить сдвиговую волну по толщине, то отраженный от дефекта сигнал невозмозкно обнаружить из-за того, что он попадает в мертвую зону.

Наиболее близким к изобретечию по технической сущности является электромагнитноакустический преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий цилиндрический магнитопровод, соосно установленные у его торцов намагничивающие обмотки н две концентрично с ним расположенные высокочастотные катушки индуктивности (3). Однако такое устройство невозможно использовать для контроля дефектов продольной ориентации в цилиндрических изделиях малого диаметра из-за мертвой зоны, обусловленной со15 размерностью длительности импульса, обегающего цилиндрическое изделие, и времени прохождения ультразвуковых колебаний по периметру цилиндрического изделия малого диаметра. Кроме этого, при контроле изделий любого диаметра известное устройство имеет мертвую зону, обусловленную тем, что при прохождении дефектов под приемным преобразователем отраженные от него упругие импульсы сольются с кольцевыми и дефект может быть пропущен. Все это снижает надежность контроля.

Для повышения надежности контроля в предлагаемом устройстве витки одной катушки уложены по спирали левого направления, 30 второй — по спирали правого направления с

580503

2д

55 шагом, превышающим диаметры катушек, а магнитопровод выполнен из двух частей, установленных с возможностью взаимного перемещения в осевом направлении совместно с высокочастотными катушками индуктивности.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого устройства, Устройство содержит цилиндрический разьемный магнитопровод, выполненный из двух частей 1 и 2, установленных с возможностью взаимного перемещения в осевом направлении; установленные у его торцов намагничивающие обмотки 3, 4, концентрично с ними расположенные высокочастотную возбуждающую катушку 5 индуктпвности и высокочастотную приемную катушку 6 индуктивности.

Внутри последних помещается в процессе контроля изделие 7. На продольный дефект 8 падает ультразвуковая волна 9 и отражается ультразвуковая волна 10. Обмотки возбуждающей катушки 5 и приемной катушки 6 уложены в пазы 11, нарезанные по спирали

12 с шагом, в несколько раз превышающим диаметр самих катушек.

Части магнитопровода соединены винтомфиксатором 13. Последний дает возможность регулировать расстояние между высокочастотными катушками 5 и 6 индуктивности.

В обеих частях корпуса ЭМАП установлены фи. ьеры 14 и упоры 15 для фиксации проверяемого изделия и катушек.

Устройство работает следующим образом.

При проверке качества контролируемое изделие 7 пропускают через фильеры 14 катушек 5, 6, фиксированных упорами 15. Высокочастотное поле возбуждающей катушки 5 индуктивности вызывает в изделии вихревые токи. В результате взаимодействия последних с постоянным полем намагничивающей обмотки 4 в изделии возбуждается упругая ультразвуковая волна 9, которая распространяется перпендикулярно к каждому из витков, уложенных в пазы 11 возбуждающей катушки 5, и в силу этого имеет вид спирали. Отраженная от продольного дефекта 8 ультразвуковая волна 10 распространяется также по спирали (обратный виток) и принимается приемной катушкой 6 индуктивности в присутствии намагничивающей обмотки 3. Наличие у возбуждающей катушки 5 индуктивности витков, уложенных по спирали 12 с шагом, намного превышающим диаметр катушки, позволяет возбуждать упругую УЗ-волну 9 на поверхности изделия по спирали.

Место расположения приемной части преобразователя относительно передающей части для материалов контролируемых изделий, имеющих разные скорости распространения

УЗ-колебаний, различно, так как при этом изменяется время распространения прямой и отраженной УЗ-волн. Это место находят путем взаимного перемещения частей магнитопровода совместно с высокочастотными катушками индуктивности в осевом направлении.

Витки одной катушки уложены по спирали левого направления, а второй — по спирали правого направления с шагом, намного превышающим диаметры катушек. Путь (а следовательно, и время) распространения ультразвукового импульса до продольного дефекта 8 увеличивается прямо пропорционально количеству витков ультразвуковой волны 9, обегающей изделие по спирали, длина нескольких витков которой всегда больше длины одного витка по периметру. Таким образом, как бы мал ни был периметр цилиндрического изделия, всегда можно, выполнив шаг

УЗ луча весьма малым, увеличить путь распространения ультразвукового луча до дефекта и сделать его всегда большим длительности самого импульса.

Этому же способствует и расположение приемной катушки за дефектом. Таким образом, исключается мертвая зона.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля, состоящий из цилиндрического магнитопровода, соосно установленных у его торцов намагничивающих обмоток и двух концентрично с ними расположенных высокочастотных катушек индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, витки одной катушки уложены по спирали левого направления, второй — по спирали правого направления с шагом, превышающим диаметры катушек, а магнитопровод выполнен из двух частей, установленных с возможностью взаимного перемещения в осевом направлении совместно с высокочастотными катушками индуктивности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2656714, кл. 73 — 67, 1953.

2. Авторское свидетельство СССР № 390434, кл. G 01N 29/04, 1973.

3. Авторское свидетельство CCCP¹346660, кл. G OliN 29/04, 1969.

580503

7 б

2 4 б 77

Редактор И. Марголис

Подписное

Заказ 246178 Изд, № 885 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Кесоян

Техред A. Камышникова

Корректоры: Е. Хмелева и 3. Тарасова