Электромагнитно-акустический де-фектоскоп

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i! 79449 I

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.78 (21) 2693584/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. К .

G 01N 29/04

Государственный комитет (53) УДК 620.179.16 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения О. В. Неволин, А. В. Малинка, А. И. Бутенко и Л. С. Пачковский (71) Заявитель Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ДЕФЕКТОСКОП

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделий, Известны ультразвуковые дефектоскопы, использующие пьезопреобр азов атели (1).

Обладая высокой чувствительностью, они требуют для своей работы наличия акустического контакта преобразователя с изделием, что резко ограничивает скорость контроля, снижает надежность контроля.

Наиболее близким к изобретению является электромагнитно-акустический дефектоскоп, содержащий генератор, усилитель и преобразователь, включающий катушку индуктивности (2). В состав преобразователя входит также магнит. При возбуждении ультразвука генератор создает импульс тока в катушке индуктивности, что при наличии постоянного магнитного поля приводит к появлению упругой волны в контролируемом изделии. В режиме приема упругий импульс преобразуется в электрический импульс, возникающий в катушке преобразователя, который затем поступает на вход усилителя, Недостатком известного дефектоскопа является его пониженная чувствительность, так как он не позволяет одновременно полностью использовать максимальную мощность генератора при возбуждении ультразвука и энергию, наводимую в преобразователе при приеме. Поскольку усилитель обладает относительно высоким входным импедансом, имеется возможность путем увеличения числа витков катушки преобразователя (при неизменной его геометрии) значительно повысить уровень сигнала. Однако получающееся при этом значение индуктивности оказывается слишком велико с точки зрения работы генератора, имеющего малый выходной импеданс. Таким образом, оптимизация параметров катушки преобра15 зователя с точки зрения приема нарушает ее согласование с генератором и наоборот.

Дополнительные потери сигнала происходят в цепях, защищающих входной каскад усилителя от воздействия напряжения зондиру20 ющего импульса (чаще всего выполненных в виде последовательного или параллельного диодного ограничителя) .

Целью изобретения является повышение чувствительности дефектоскопа.

25 Эта цель достигается тем, что катушка его преобразователя выполнена в виде жгута из изолированных проводников, дефектоскоп снабжен нормально закрытыми ключами, число которых вдвое превышает число

gp проводников, и конденсаторами по числу

794491 проводников, последние с одного конца катушки присоединены через ключи к выходу генератора, с другого конца катушки также через ключи — к земле, а каждый из конденсаторов включен между двумя соседни- 5 ми проводниками таким образом, что они вместе образуют последовательную согласную по магнитному потоку цепь, связанную своим началом со входом усилителя, а концом — с землей. 10

Кроме того, в дефектоскопе установлены конденсаторы такой емкости, при которой выполняется условие настройки преобразователя в резонанс на частоту сигнала как при замкнутых, так и при разомкнутых 15 ключах.

На фиг. 1 показано конструктивное выполнение катушки преобразователя электромагннтно-акустического дефектоскопа; на фиг. 2 — схема описываемого дефекто- 20 скопа.

Дефектоскоп содержит преобразователь, в который входит катушка индуктивности 1 (фиг. 1), намотанная жгутом, состоящим из изолированных между собой проводников

2 — 4. На фиг. 1 и 2 два конца катушки условно обозначены как начало (н) и конец (к) . Кроме того, в дефектоскоп входят конденсаторы 5 — 7, ключи 8 — 13, генератор, 14 и усилитель 15. Ключи могут представлять 50 собой, например, два диода, включенных встречно-параллельно.

Конец проводника 2 через конденсатор 5 соединен с началом проводника 3, конец которого через конденсатор 6 соединен с началом проводника 4, чей конец через конденсатор 7 соединен с землей 16. Кроме того, концы проводников 2, 3 и 4 соответственно через ключи 8 9 и 10 соединены с выходом генератора 14, а начала проводников 40

2, 3 и 4 через ключи 11, 12 и 13 соединены с землей 16, начало проводника 2 соединено с входом усилителя 15.

В зависимости от конкретных требований катушку преобразователя можно выполнить 45 любой необходимой конфигурации: круглой, с переменной плотностью намотки витков, зигзагообразной, в виде цилиндрической вторичной обмотки на массивном разомкнутом витке и т. д. 50

Дефектоскоп работает следующим образом.

Ключи 8 — 13 замыкаются зондирующим импульсом, поскольку величина его напряжения значительно превышает потенциальный барьер встречно-параллельно включенных диодов. Поэтому в режиме возбуждения ультразвука вход усилителя 15 закорачивается на землю ключом 11, Проводники

2 — 4 соединяются между собой параллельно 50 согласно по магнитному потоку, конденсаторы 5 — 7 параллельно подключаются проводниками и вместе с ними образуют параллельный контур. В этом случае катушка имеет малую индуктивность, что является 05 оптимальным условием работы генератора, приводит к увеличению тока в катушке и, в конечном счете, к повышению эффективности возбуждения. Выбор емкости конденсаторов из условия настройки контура в резонанс на рабочую частоту дополнительно увеличивает ток в катушке.

В режиме приема, в связи с тем, что напряжение, наводимое магнитоакустическими токами в катушке преобразователя не превосходит потенциального барьера диодов, ключи 8 — 13 размыкаются. При этом проводники 2 — 4 и конденсаторы 5 — 7 образуют последовательную согласную по магнитному потоку цепь, которая подключается ко входу усилителя 15.

В результате на вход усилителя 15 подается импульс ЭДС, который в N раз больше по амплитуде, чем импульс в каждом проводнике (У вЂ” их число). Настройка последователБной цепи из проводников и конденсаторов в резонанс на рабочую частоту дополнительно повышает чувствительность дефектоскопа благодаря уменьшению выходного сопротивления преобразователя.

Выполнение условий резонанса в режимах возбуждения и приема достигается одновременно, поскольку при коммутации проводников и конденсаторов произведение индуктивности преобразователя и результирующей емкости остается неизменным.

Формула изобретения

1. Электромагнитно-акустический дефектоскоп, содержащий генератор, усилитель и преобразователь, включающий катушку индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, катушка преобразователя выполнена в виде жгута из изолированных проводников, дефектоскоп снабжен нормально закрытыми ключами, число которых вдвое превышает число проводников, и конденсаторами по числу проводников, последние с одного конца катушки присоединены через ключи к выходу генератора, с другого конца катушки также через ключи — к земле, а каждый из конденсаторов включен между двумя соседними проводниками таким образом, что они вместе образуют последовательную согласную по магнитному потоку цепь, связанную своим началом со входом усилителя, а концом — с землей.

2. Дефектоскоп по п. 1, отлич ающийс тем, что в нем установлены конденсаторы такой емкости, при которой выполняется условие настройки преобразователя в резонанс на частоту сигнала как при замкнутых, так и при разомкнутых ключах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шрайбер Д. С. Ультразвуковая дефектоскопия. М., Металлургия, 1965, с. 110—

112, 794491

Puz. 2

Составитель Т, Головкина

Техред А. Камышникова

Редактор И. Гохфельд

Корректоры: В. Нам и 3. Тарасова

Заказ 44/4 Изд. № 147 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, в

2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под

6 редакцией В. В. Клюева, Т. 2. М., Машиностроение, 1976, с. 195 †2 (прототип).