UA140470U

UA140470U - ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC CONVERTER FOR ULTRASOUND CONTROL OF FERROMAGNETIC MATERIAL PRODUCTS

Info

Publication number: UA140470U
Application number: UAU201909116U
Authority: UA
Inventors: Григорій Михайлович Сучков; Буссі ЕП. Мішел Касаблі Салам
Original assignee: Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-02-25

Abstract

Електромагнітно-акустичний перетворювач для ультразвукового контролю виробів з феромагнітних матеріалів, що має корпус, закріплені в ньому електричні з'єднувачі, протектор, плоску високочастотну котушку індуктивності та джерело магнітного поляризуючого поля, які закріплені в не феромагнітній не електропровідній основі. Плоска високочастотна котушка індуктивності виконана прямокутної форми з двома лінійними робочими ділянками паралельних провідників, джерело поляризуючого магнітного поля виготовлено з двох плоских низькочастотних котушок індуктивності, переріз провідників яких має прямокутну форму з співвідношенням ширини до товщини 5…10 разів, обидві низькочастотні котушки індуктивності мають всередині отвори, що за розмірами співпадають з розмірами лінійних робочих ділянок паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності, низькочастотні котушки індуктивності змонтовані в основі так, що їх отвори розташовані над лінійними робочими ділянками паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності, при цьому низькочастотні котушки індуктивності електрично з'єднані між собою зустрічно по магнітному полю.Electromagnetic-acoustic transducer for ultrasonic control of products made of ferromagnetic materials, having a housing, fixed electrical connectors, tread, flat high-frequency inductor and a source of magnetic polarizing field, which are fixed in a non-ferromagnetic non-conductive base. The flat high-frequency inductor is rectangular in shape with two linear working sections of parallel conductors, the source of the polarizing magnetic field is made of two flat low-frequency inductors, the cross section of the conductors has a rectangular shape with a width-to-thickness ratio. , the dimensions coincide with the dimensions of the linear working sections of the parallel conductors of the flat high-frequency inductor, low-frequency inductors are mounted in the base so that their holes are located above the linear working sections of the parallel conductors of the flat high-frequency inductance. a counter on a magnetic field.

Description

Корисна модель належить до засобів неруйнівного ультразвукового безконтактного контролю і може бути використана для дефектоскопії та товщинометрії електропровідних феромагнітних металовиробів з використанням електромагнітно-акустичних (ЕМА) перетворювачів (ЕМАП).The useful model belongs to the means of non-destructive ultrasonic non-contact control and can be used for defectoscopy and thickness measurement of electrically conductive ferromagnetic metal products using electromagnetic-acoustic (EMA) transducers (EMAP).

Відомі ультразвукові ЕМАП ПІ для дефектоскопії виробів, що мають корпус, закріплені в ньому плоску високочастотну котушку індуктивності та джерело магнітного поляризуючого поля на основі постійних магнітів.Well-known ultrasonic EMAP PIs for flaw detection of products having a case, fixed in it a flat high-frequency inductance coil and a source of a magnetic polarizing field based on permanent magnets.

Недоліком ЕМА перетворювачів даного типу є велика сила притягування до феромагнітного виробу, що призводить до швидкого виходу ЕМАП з ладу.The disadvantage of EMA converters of this type is a large force of attraction to the ferromagnetic product, which leads to the rapid failure of the EMA.

Найбільш близьким до запропонованого є ультразвуковий ЕМА перетворювач (2), для дефектоскопії та товщинометрії виробів і матеріалів, що мають корпус, закріплені в ньому електричні з'єднувачі, протектор, плоску високочастотну котушку індуктивності та джерело магнітного поляризуючого поля на основі постійних магнітів.The closest to the proposed one is the ultrasonic EMA transducer (2), for flaw detection and thickness measurement of products and materials that have a body, electrical connectors fixed in it, a protector, a flat high-frequency inductance coil and a source of a magnetic polarizing field based on permanent magnets.

Недоліком такого ультразвукового ЕМА перетворювача також є велика сила притягування до феромагнітного виробу, що призводить до швидкого пошкодження ЕМАП.The disadvantage of such an ultrasonic EMA converter is also a large force of attraction to the ferromagnetic product, which leads to rapid damage of the EMAP.

Протектор такого перетворювача швидко зношується за рахунок стирання об поверхню феромагнітного об'єкта контролю (ОК).The protector of such a converter quickly wears out due to rubbing against the surface of the ferromagnetic control object (OC).

В основу корисної моделі поставлено задача створити ЕМАП, нове виконання якого дозволило б виключити сильне притягування перетворювача до феромагнітного ОК, збільшивши таким чином термін експлуатації перетворювача.The basis of a useful model is the task of creating an EMAP, the new implementation of which would allow to exclude the strong attraction of the converter to the ferromagnetic OK, thereby increasing the service life of the converter.

Задача вирішується наступним чином. В електромагнітно - акустичному перетворювачі для ультразвукового контролю виробів з феромагнітних матеріалів, що має корпус, закріплені в ньому електричні з'єднувачі, протектор, плоску високочастотну котушку індуктивності та джерело магнітного поляризуючого поля, які закріплені в неферомагнітній неелектропровідній основі, плоска високочастотна котушка індуктивності виконана прямокутної форми з двома лінійними робочими ділянками паралельних провідників, джерело поляризуючого магнітного поля виготовлено з двох плоских низькочастотних котушок індуктивності, переріз провідників яких має прямокутну форму з співвідношенням ширини до товщини 5...10 разів, обидві низькочастотні котушки індуктивності мають всередині отвори, що за розмірами співпадають зThe problem is solved as follows. In the electromagnetic-acoustic transducer for ultrasonic inspection of products made of ferromagnetic materials, which has a housing, electrical connectors fixed in it, a protector, a flat high-frequency inductance coil and a source of magnetic polarizing field, which are fixed in a non-ferromagnetic non-conductive base, the flat high-frequency inductance coil is made of a rectangular form with two linear working areas of parallel conductors, the source of the polarizing magnetic field is made of two flat low-frequency inductors, the cross-section of which conductors has a rectangular shape with a width-to-thickness ratio of 5...10 times, both low-frequency inductors have holes inside that are coincide with

Зо розмірами лінійних робочих ділянок паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності, низькочастотні котушки індуктивності змонтовані в основі так, що їх отвори розташовані над лінійними робочими ділянками паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності, при цьому низькочастотні котушки індуктивності електрично з'єднані між собою зустрічно по магнітному полю.With the dimensions of the linear working sections of the parallel conductors of the flat high-frequency inductor, the low-frequency inductors are mounted in the base so that their holes are located above the linear working sections of the parallel conductors of the flat high-frequency inductor, while the low-frequency inductors are electrically connected to each other in opposition to the magnetic field .

На фіг. 1 наведено схему відносного розташування плоскої високочастотної котушки індуктивності та низькочастотних котушок індуктивності.In fig. 1 shows a diagram of the relative arrangement of a flat high-frequency inductor and low-frequency inductors.

На фіг. 1 позначені: 1 - плоска високочастотна котушка індуктивності; 2 - джерело магнітного поляризуючого поля; З і 4 - низькочастотні котушки індуктивності; 5 і 6 - лінійні робочі ділянки паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності; 7 і 8 - отвори низькочастотних котушок індуктивності.In fig. 1 are marked: 1 - flat high-frequency inductor; 2 - the source of the magnetic polarizing field; C and 4 - low-frequency inductors; 5 and 6 - linear working sections of parallel conductors of a flat high-frequency inductor; 7 and 8 - holes of low-frequency inductors.

На фіг. 2 наведено спрощену конструкцію ЕМАП на поверхні ОК.In fig. 2 shows a simplified design of the EMAP on the surface of the OK.

На фіг. 2 позначені: 1 - плоска високочастотна котушка індуктивності; 2 - джерело магнітного поляризуючого поля; З і 4 - низькочастотні котушки індуктивності; 5 і 6 - лінійні робочі ділянки паралельних провідників плоскої високочастотної котушки індуктивності; 7 і 8 - отвори низькочастотних котушок індуктивності; 9 - корпус; 10- протектор; 11 і 12 - електричні з'єднувачі; 13 - основа; 14 - ОК; 15 - ізоляційна прокладка. (ж) і (-) - полярність живлення низькочастотних котушок індуктивності. Стрілками показано напрямок розповсюдження ультразвукових імпульсів.In fig. 2 marked: 1 - flat high-frequency inductor; 2 - the source of the magnetic polarizing field; C and 4 - low-frequency inductors; 5 and 6 - linear working sections of parallel conductors of a flat high-frequency inductor; 7 and 8 - holes of low-frequency inductors; 9 - body; 10- protector; 11 and 12 - electrical connectors; 13 - base; 14 - OK; 15 - insulating gasket. (g) and (-) - power supply polarity of low-frequency inductors. Arrows show the direction of propagation of ultrasonic pulses.

На фіг. З наведено часові розгортки напруги для живлення низькочастотних котушок індуктивності (а) і для живлення плоскої високочастотної котушки індуктивності (б).In fig. C shows the time sweeps of the voltage for powering low-frequency inductors (a) and for powering a flat high-frequency inductor (b).

На фіг. З позначено: Ш - напруга; Т - час дії імпульсу живлення низькочастотних котушок індуктивності; ї - час; с - імпульс живлення плоскої високочастотної котушки індуктивності; а - прийнятий з ОК відбитий імпульс.In fig. C is marked: Ш - voltage; T - the duration of the power pulse of the low-frequency inductor coils; i - time; c - power supply pulse of a flat high-frequency inductance coil; and - received reflected impulse from OK.

ЕМАП працює наступним чином. ЕМАП, який має корпус 9, розташовують на поверхні ОК 14, як це зображено на фіг. 2, так, щоб протектор 10 прилягав до поверхні ОК 14.EMAP works as follows. The EMAP, which has a body 9, is placed on the surface of the OK 14, as shown in Fig. 2, so that the protector 10 adheres to the surface of the OK 14.

Низькочастотні котушки індуктивності З і 4 джерела магнітного поля 2, ізоляційна прокладка 15 і плоска високочастотна котушка 1 індуктивності закріплені в основі 13, яка в свою чергу закріплена в корпусі 9. Встановлення перетину провідників низькочастотних котушок індуктивності З і 4 прямокутної форми з співвідношенням ширини до товщини 5...10 разів бо дозволяє більш ефективно концентрувати магнітне поле у вікнах 7 і 8.Low-frequency inductors C and 4 magnetic field sources 2, insulating gasket 15 and flat high-frequency inductor 1 are fixed in the base 13, which in turn is fixed in the housing 9. Installation of the intersection of the conductors of low-frequency inductors C and 4 of a rectangular shape with a width-to-thickness ratio 5...10 times because it allows more effective concentration of the magnetic field in windows 7 and 8.

В процесі роботи ЕМАП на низькочастотні котушки індуктивності З і 4 джерела магнітного поля 2 через електричний з'єднувач 11 подається напруга /, в зазначеній на рис. 2 полярності (я ї -3у, прямокутної форми з заданою часовою тривалістю Т, рис. За. У вікнах 7 і 8 формується магнітне поле, вектори магнітної індукції яких направлені нормально до поверхні ОК 14 ів протилежних напрямках. За рахунок магнітної взаємодії низькочастотних котушках індуктивностіDuring the operation of the EMAP, the low-frequency inductor C and 4 sources of the magnetic field 2 are supplied with a voltage /, indicated in fig. 2 polarities (y i -3y, rectangular shape with a given time duration T, Fig. 3. A magnetic field is formed in windows 7 and 8, the vectors of magnetic induction of which are directed normal to the surface of OK 14 and in opposite directions. Due to the magnetic interaction of the low-frequency inductance coils

З і 4 з магнітним полем ОК 14 і короткого часу дії Т імпульсів намагнічування ЕМАП не притягується до об'єкта контролю. Після закінчення перехідних процесів в низькочастотних котушках індуктивності З і 4 на плоску високочастотну котушку 1 індуктивності через електричний з'єднувач 12 подається високочастотна напруга, імпульс с. В результаті в поверхневому шарі ОК 14 під лінійними робочими ділянками 5 і 6 паралельних провідників плоскої високочастотної котушки 1 індуктивності і під вікнами 7 і 8 формується імпульсне електромагнітне поле. Взаємодія магнітного поля і високочастотного електромагнітного поля в поверхневому шарі ОК 14 призводить до збудження однофазних ультразвукових імпульсів, які розповсюджуються в об'ємі ОК 14. Відбиті з ОК 14 ультразвукові імпульси приймаються, імпульс а рис. 3б, за рахунок зворотного ЕМА перетворення плоскою високочастотною котушкою 1 індуктивності.With and 4 with a magnetic field OK 14 and a short duration T of magnetization pulses EMAP is not attracted to the object of control. After the end of the transient processes in the low-frequency inductors C and 4, a high-frequency voltage, pulse c, is applied to the flat high-frequency inductor 1 through the electrical connector 12. As a result, a pulsed electromagnetic field is formed in the surface layer of the OK 14 under the linear working sections 5 and 6 of the parallel conductors of the flat high-frequency coil 1 of the inductance and under the windows 7 and 8. The interaction of the magnetic field and the high-frequency electromagnetic field in the surface layer of the OK 14 leads to the excitation of single-phase ultrasonic pulses that propagate in the volume of the OK 14. The ultrasonic pulses reflected from the OK 14 are received, the pulse and fig. 3b, due to the reverse EMA conversion by a flat high-frequency coil 1 inductance.

Протектор 10 захищає ЕМАП від пошкоджень поверхнею ОК 14.The protector 10 protects the EMAP from damage by the OK surface 14.

Технічним результатом винаходу є те, що перетворювач даної конструкції має високу часову тривалість експлуатації.The technical result of the invention is that the converter of this design has a long duration of operation.

Джерела інформації: 1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.3:Sources of information: 1. Non-destructive testing: Reference book: In 7 vol. Pod obsch. ed. V.V. Klyueva. T.3:

Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2006. - 864 с. 2. Мигущенко Р.П., Сучков Г.М., Петрищев О.Н., Десятниченко А.В. Теория и практика злектромагнитно-акустического контроля. Часть 5. Особенности конструирования и практического применения ЗМА устройств ультразвукового контроля металлоизделий: монография. - Х.: ТОВ "Планета-принт", 2016. - 230 с.Ultrasonic control / I.N. Ermolov, Yu.V. Lange. - M.: Mashinostroenie, 2006. - 864 p. 2. Mygushchenko R.P., Suchkov G.M., Petrishchev O.N., Desyatnychenko A.V. Theory and practice of electromagnetic-acoustic control. Part 5. Features of construction and practical application of ZMA devices for ultrasonic control of metal products: monograph. - Kh.: "Planeta-print" LLC, 2016. - 230 p.

Claims

UTILITY MODEL FORMULA Zo An electromagnetic-acoustic transducer for ultrasonic inspection of products made of ferromagnetic materials, having a housing, electrical connectors fixed therein, a protector, a planar high-frequency inductor and a magnetic polarizing field source, which are fixed in a non-ferromagnetic non-conductive base, characterized by , that the flat high-frequency inductor is made of a rectangular shape with two linear working sections of parallel conductors, the source of the polarizing magnetic field is made of two flat low-frequency inductors, the cross-section of which conductors has a rectangular shape with a width-to-thickness ratio of 5...10 times, both low-frequency coils inductors have holes inside, the dimensions of which coincide with the dimensions of the linear working sections of the parallel conductors of the flat high-frequency inductor, the low-frequency inductors are mounted in the base so that their holes are located above linear working areas of parallel conductors of a flat high-frequency inductor, while the low-frequency inductors are electrically connected to each other in the opposite direction of the magnetic field.