Устройство для возбуждения секционированного электромагнитноакустического преобразователя

 

Союз Советсник

Соцмалнстичесннк

Реслублнн

ОП ИСАНИЕ(),,789737

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополннтельное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 10,10.77 (21) 2533530/25-28 (51)М. Кл, Ъ

G0I Й 29/04 с присоединением заявкн.% =

Гоеударстеенный комитет (23) Приоритет— (53) УД К 620. 179..16 (088.8) ло делам нэобретений н открытий

Опубликовано, >3. 12,80. Бюллетень Лт47

Дата опубликования описания 25е12.80 (72) А вторы изобретения

О. М. Винницкий, Д. ll. Добротин, А. B. Пашу и А. В. Харитонов и т а 1, И э1 ййй, Лекииграаский ориеиа Ленина эиектротекииче кий икстйтре ;,;::; 3 им. В. И. Ульянова (Ленина) -65 ò".ò ;,, (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕКЦИОНИРОВАННСГО

ЭЛ ЕКТРСМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКСГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к упьтразвуковой дефектоскопии с использованием электромагнитнс акустического (ЭМА) метода и может найти применение при контроле металлических изделий нормальными и поверхностными волнами, а так5 же волнами, распространяющимися ВоА углом к поверхности иэделия. . Известно устройство, содержащее секцианированный ЗЧА преобразователь, в котором секции, представляющие собой

10 одиночные проводники, закреплены своими концами на поворотных зубчатых копесах, сцепленных с третьим колесом, распопоженным между ними. При повороте этого. т1 колеса крайние колеса также поворачиваютсяр в реэупьтате чего расстояния между секциями изменяется при сохранении их параппепьности. Этим достигается согпасование геометрии преобразователя с дпиной акустической вопны. Согласование явпяется необходимым усповием эффективного преобразования электромагнитной энергии в упругую волну требуемого ти2 . па, что требует, чтобы соседние секции питались токами, сдвинуты от по фазе на величину, соответствующую времени пробега акустической волны вдоль поверхности изделия от одной секции до другой.

В данном устройстве согласование осуществпяется изменением расстояния между секциями, т.е, механическим путем (1).

Недостатки конструкции - сложность . и ненадежность устройства. Кроме того, наличие механических узлов (шестерен и др.) вблизи преобразователя затрудняет приближение магнита и тем самым ослабляет магнитное попе, что ведет к снижению эффективности преобразователя.

Наиболее близким по технической сущ- ности к изобретению является устройство дпя возбуждения секционированного эпектромагнитноакустического преобразоватепя, содержащее задающий генератор и подсоединенный к нему фаэосдвигающий блок, выходы которого предназначены дпя подключения к секциям преобраэоватепя.

В этом устройстве согпасование достига3 78973 ется наличием в фазосавигающем устройстве линий задержки, через которые секции преобразователя подключены к задающему генератору. За счет этого секции питаются токами, сдвинутыми по фазе. В этом устройстве отсутствуют сложные механические узлы, согласование достигается электрическим путем (2).

Однако требуемый фазовый сдвиг может быть получен лишЪ на одной частоте или на нескольких частотах. Следовательно, только на этих частотах можно обеспечить высокую эффективность преобразования.

Цель изобретения — повышение эффективности преобразования электромагнитной энергии в ультразвуковые колебания в широком диапазоне частот, Эта цель достигается тем, что в качестве задающего генератора использован генератор с перестраиваемой частотой, а фазосдвигающий блок выполнен в виде последовательно соединенных двух делителей частоты, триггера, первого элемента И, другой, вход которого соединен с выхоаом первого делителя, регистра сдвига, тактовые входы которого подключены к генератору, и выходных усилителей, и последовательно соединенных второго элемента И, входы которого подключены к выходу первого делителя частоты и к выходу триггера, и счетчика импульсов, подключенного выходом ко второму входу триггера.

На чертеже показана функциональная 35 блок-схема устройства.

Устройство состоит из задающего генератора 1, с которым последовательно соединены первый делитель 2, второй делитель 3, триггер 4, подключенный к лелителю 3 одним своим входом. Выход триггера присоединен к одному из входов первого элемента И 5. Выход элемента 5 соединен с информационным входом регистра 6 сдвига, у которого тактовые 4> входы соединены с выходом задающего генератора 1, а выходы его ячеек 7— с входами усилителей 8, являющимися выходными, предназначенными для питания секций ЗМА преобразователя, показанных на чертеже в виде индуктивностей.

Кроме того, один вход элемента И 9 соединен с выходом первого делителя 2, другой ахоп с выходом триггера 4, а выхоасо входом счетчика 10 импульсов, у которого выход соединен со вторым входом триггера 4.

Устройство работает следующим образом.

7 4

Задающий генератор 1 вырабатывает непрерывную последовательность импульсов с частотой, которая может плавно изменяться оператором в широких пределах. Эта последовательность импульсов подается на тактовые входы ячеек регистра спвига и на вход делителя 2 частоты с управляемым коэффициентом деления й, формирующего импульсы заполнения. На выходе последнего образуется переменное напряжение прямоугольной формы. Частота 1 этого напряжения зависит от часН тоты задающего генератора и коэффициента деления делителя частоты fp = f T (И.

Напряжение с частотой f > подается на схемы И 5 и 9. для создания пачек импульсов из прямоугольного переменного напряжения частоты делитель 3 частоты, формирующий импульсы частоты следования, выдает короткие импульсы, следующие с требуемой частотой посылки пачек F . Эги импульсы переключают управляющий триггер 4 в положение "1".. Поа воздействием выходного напряжения триггера элемент И 5 начинает пропускать напряжение с частотой н на вход первой ячейки 7 регистра 6 сдвига. Одновременно через элемент И 9 напряжение с той же частотой gH подается на счетчик 10 с управляемым коэффициентом пересчета.

После поступления заданного количества импульсов частоты 1 „счетчик полностью заполняется, и сигнал переполнения с его выхода переключает триггер 4 в положение "О". Элементы И 5 и 9 закрываются и формирование пакета колебаний ! с частотой заканчивается. Новый паН

KeI образуется после поступления на триг гер следующего запускающего импульса через время 1/ F .

Сформированный пакет прямоугольных колебаний с выхода элемента И 5 поступает на вход первой ячейки регистра сдвига. Сюда же может быть подключен и первый усилитель 8. На выходе первой ячейки регистра сдвига будет такой же пакет прямоугольных колебаний, однако задержанный относительно входного на время, равное периоду тактовой частоты 1/1т.

Такую же задержку будет вносить и каждая последующая ячейка регистра сдвига.

Электромагнитное поле катушки возбуждения и поле магнита создают в поверхностном слое волновода или полупространства бегущую волну механических напряжений, которая распространяется со ско«остью, определяемой расстоянием между

1

) ВНИИПИ Заказ 9024/37 Тираж 1019 Подписное

Ф жиац ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 7897 секциями катушек возбуждения и временем задержки пакета импульсов в каждой ячейке регистра сдвига. Изменяя время задержки (частоту генератора тактовых импульсов) и частоту заполнения пакета импульсов можно обеспечить настройку на любую моду нормальной волны практически во всем диапазоне рабочих частот. Если возбуждение волн осуществляется в полупространстве, то можно воэ- . р бужаать волны Рэлея и обьемные волны обоих типов, В последнем случае направлением максимума излучения можно управлять в вертикальной плоскости как изменением частоты, так и изменением времен 5 задержки.

Предлагаемое устройство может быть применено для возбуждения нормальных . волн в волноводах различного типа путем соответствующего изменения геометричес- щ кой формы катушки возбуждения и магнита. Изменение взаимной ориентации катушки и магнита позволяет возбуждать как продольные, так и сдвиговые нор-. мальные волны в упругих волновоаах. 25

Предлагаемое устройство позволяет возбуждать любую моду нормальных волн, которая может существовать в волноводе, а также объемные волны под углом к поверхности излучения и волны Penes в gp образцах из любых провоаящих материалов в широком частотном диапазоне. В резульгаге этого при использовании устройства в аефектоскопии эффективность контроля может быть значительно повышена

37 6

Формула изобретения

Устройство аля возбуждения секционированного электромагнитно-акустического преобразователя, содержащее задающий генератор и подсоединенный к нему фазосавигающий блок, выходы которого предназначены для подключения к секциям преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности преобразования электромагнитной энергии в ультразвуковые колебания в широком диапазоне частот, в качестве задающего генератора использован генератор с перестраиваемой частотой, а фазосдвигающий блок выполнен в виде последовательно соединенных двух делителей частоты, триггера, первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого делителя, регистра сдвига, тактовые входы которого подключены к генератору, и выходных усилителей, и последовательно соединенных второго элемента И, входы которого подключены к выходу первого делителя частоты и к выходу триггера, и счетчика импульсов, подключенного выходом ко второму входу триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 532048, кл. 601 М 29/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

No 376127, кл, ® 06 Ь 1/04, 1971 (прототип).