RU2243550C1 - Electromagnetic-acoustic transducer - Google Patents

Abstract

FIELD: ultrasonic nondestructive tests of parts and materials; quality control of metallurgical industry rolled products.

SUBSTANCE: proposed transducer has case, cover, substrate, permanent magnets, and inductance coil. It is also provided with at least two annular permanent magnets tightly abutting against one another with their poles disposed on outer and inner side surfaces, at least one round permanent magnet mounted on one end of their butt-end surface whose like pole faces their inner poles, and cylindrical concentrator made of ferromagnetic material and mounted on same axis as round permanent magnet inside annular magnets for locking in height relative to inductance coil separated from concentrator with aid of high-permeability and low-conductivity spacer.

EFFECT: enhanced efficiency of transducer.

1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности (листа, полос, сортового проката, труб и т.п.).The present invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing of materials and products and can be used, in particular, for quality control of products of the metallurgical industry (sheet, strips, long products, pipes, etc.).

Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержащий источник магнитного поля (электромагнит) и катушку индуктивности [1]. В известном ЭМАПе повышение его чувствительности достигается за счет того, что он снабжен двумя электропроводящими пластинами, расположенными в плоскости катушки. Недостатком известного устройства являются использование электромагнита С-образной формы, значительные потоки рассеяния, необходимость непрерывной подачи электроэнергии в соленоид.Known electromagnetic-acoustic transducer (EMAT) containing a magnetic field source (electromagnet) and an inductor [1]. In the known EMAT, an increase in its sensitivity is achieved due to the fact that it is equipped with two electrically conductive plates located in the plane of the coil. A disadvantage of the known device is the use of a C-shaped electromagnet, significant scattering fluxes, the need for continuous supply of electricity to the solenoid.

Известен ЭМАП, содержащий немагнитный корпус, крышку, разъем и катушки индуктивности, смонтированные на защитной подложке из диэлектрика [2], наложенные одна на другую, выполненные в виде отдельных секций, намотанные одним проводом и соединенные с генератором высокой частоты.Known EMAT containing a non-magnetic housing, a cover, a connector and inductors mounted on a protective substrate of a dielectric [2], superimposed on top of one another, made in separate sections, wound with one wire and connected to a high-frequency generator.

Недостатком известного преобразователя является необходимость помещения его во внешнее магнитное поле для обеспечения работы.A disadvantage of the known Converter is the need to place it in an external magnetic field to ensure operation.

Цель изобретения - значительное повышение эффективности преобразователя за счет уменьшения потоков утечки и концентрации большей части магнитного потока в зоне расположения катушек индуктивностиThe purpose of the invention is a significant increase in the efficiency of the Converter by reducing leakage currents and the concentration of most of the magnetic flux in the area of the inductance coils

Для этого предлагаемый преобразователь снабжен по меньшей мере двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковых поверхностях, по меньшей мере одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом, и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности, отделенной от него прокладкой из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью.To do this, the proposed Converter is equipped with at least two annular permanent magnets tightly adjacent to each other with poles on the outer and inner side surfaces, at least one circular permanent magnet mounted on one side on their end surface and facing their inner poles pole of the same name, and a cylindrical hub made of ferromagnetic material and mounted on the same axis with a round permanent magnet inside ring magnets with the ability to fix in height relative to the inductor, separated from it by a gasket of a material with high magnetic permeability and low electrical conductivity.

Сущность изобретения поясняется на чертежах. На фиг.1 показан поперечный разрез преобразователя, на фиг.2 разрез А-А, на фиг.3 показана картина магнитного поля, создаваемого магнитной системой преобразователя, узел 1 - зона расположения катушки индуктивности между торцом концентратора и керамической пластиной.The invention is illustrated in the drawings. In Fig.1 shows a transverse section of the Converter, in Fig.2 is a section A-A, Fig.3 shows a picture of the magnetic field generated by the magnetic system of the transducer, node 1 is the location zone of the inductor between the end of the concentrator and the ceramic plate.

Преобразователь (фиг.1) содержит корпус 1 с наружной резьбой, выполненный из немагнитного материала, гайку 2 с внутренней резьбой, выполненную из немагнитного материала, втулку 3, выполненную из магнитного материала, крышку 4, выполненную из немагнитного материал, подложку 5, выполненную из немагнитного материала, цанговый зажим 6, выполненный из магнитного материала, концентратор 7, выполненный из ферромагнитного материала, постоянный круглый магнит 8 с расположением полюсов N-S вдоль торцевых поверхностей, постоянные кольцевые магниты 9 с расположением полюсов N-S вдоль наружных и внутренних боковых поверхностей, диэлектрические прокладки 10, 11, 12, винты 13, 14, 15, предназначенные для крепления деталей преобразователя, керамическую пластину 16, неэлектропроводную прокладку 17 из материала с высокой магнитной проницаемостью, приклеенную к торцу концентратора 7, катушку индуктивности 18, приклеенную к пластине 16, защищающую ее от повреждений.The Converter (figure 1) contains a housing 1 with an external thread made of non-magnetic material, a nut 2 with an internal thread made of non-magnetic material, a sleeve 3 made of magnetic material, a cover 4 made of non-magnetic material, a substrate 5 made of non-magnetic material, collet clamp 6 made of magnetic material, hub 7 made of ferromagnetic material, permanent round magnet 8 with the poles NS along the end surfaces, permanent ring magnets 9 with the position of the NS poles along the outer and inner side surfaces, dielectric gaskets 10, 11, 12, screws 13, 14, 15, intended for fastening the transducer parts, a ceramic plate 16, a non-conductive gasket 17 made of a material with high magnetic permeability, glued to the end face of the hub 7 , an inductor 18 glued to the plate 16, protecting it from damage.

Постоянные кольцевые магниты 9, соединенные друг с другом по торцам, насажены по наружному диаметру d на втулку 3 (фиг.2) и вставлены по внутреннему диаметру D в гайку 2. Концентратор 7 вставлен в цанговый захват 6 с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности 18 на расстояние “С” (фиг.3).Permanent ring magnets 9, connected to each other at the ends, are mounted on the outer diameter d on the sleeve 3 (figure 2) and inserted along the inner diameter D into the nut 2. The hub 7 is inserted into the collet 6 with the possibility of height-fixing relative to the inductor 18 at a distance of "C" (figure 3).

Постоянные магниты 8 и 9 установлены по отношению друг к другу и к поверхности концентратора таким образом, (фиг.4), что все их одноименные полюса, например S, обращены в сторону боковой поверхности концентратора 7, который в этом случае имеет ту же полярность S и является полюсом, через который магнитный поток, пронизывающий катушку индуктивности 18, замыкается на объект контроля 19 с полюсом N.Permanent magnets 8 and 9 are installed in relation to each other and to the surface of the concentrator in such a way (Fig. 4) that all their poles of the same name, for example S, face the side surface of the concentrator 7, which in this case has the same polarity S and is the pole through which the magnetic flux penetrating the inductor 18 is closed to the control object 19 with the pole N.

При таком расположении магнитов относительно поверхности концентратора достигается максимальная плотность магнитного потока, пересекающего катушку индуктивности, значительно уменьшаются потоки утечки, а следовательно, повышается чувствительность преобразователя при регистрации отраженных от дефектов ультразвуковых волн.With this arrangement of magnets relative to the surface of the concentrator, the maximum density of the magnetic flux crossing the inductor is achieved, leakage fluxes are significantly reduced, and therefore, the sensitivity of the transducer is increased when registering ultrasonic waves reflected from defects.

Прокладка 17, обладающая низкой электропроводностью и высоким значением магнитной проницаемости, препятствует возникновению в концентраторе 7 вихревых токов, ослабляющих энергию отраженных сигналов.The strip 17, having low electrical conductivity and a high value of magnetic permeability, prevents the occurrence of eddy currents in the hub 7, attenuating the energy of the reflected signals.

Регулирование и фиксация концентратора по высоте, относительно катушки индуктивности, позволяет использовать преобразователь на различных частотах и применять его для детектирования различных дефектов.Regulation and fixation of the concentrator in height, relative to the inductor, allows the converter to be used at various frequencies and used to detect various defects.

Преобразователь работает следующим образом.The converter operates as follows.

Преобразователь подводится к объекту контроля. Магнитное поле замыкается на металл. На катушку индуктивности подаются с определенной частотой зондирующие импульсы, возбуждающие в объекте контроля ультразвуковые колебания, трансформируемые в постоянном поле магнитной системы преобразователя в переменные магнитные поля, создающие в катушке индуктивности переменные токи, принимаемые в виде электрических сигналов приемником. По отношению отраженного от дефекта импульса к опорному судят о координатах и размерах дефекта.The converter is brought to the object of control. The magnetic field closes on the metal. At a certain frequency, probing pulses are supplied to the inductor, which excite ultrasonic vibrations in the test object, which are transformed in the constant field of the magnetic system of the converter into alternating magnetic fields, creating alternating currents in the inductor that are received as electrical signals by the receiver. The ratio of the impulse reflected from the defect to the reference one judges the coordinates and dimensions of the defect.

Использованная литератураReferences

1. Авторское свидетельство СССР №564595, кл. G 01 N 29/04, Бюллетень №25 от 05.07.77.1. USSR author's certificate No. 564595, cl. G 01 N 29/04, Bulletin No. 25 dated 05.07.77.

2. Патент РФ №2206888, Бюллетень №17, 2003.2. RF patent No. 2206888, Bulletin No. 17, 2003.

Claims (1)

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, крышку, подложку, постоянные магниты и катушку индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими друг к другу с расположением полюсов на наружной и внутренней боковой поверхности, по меньшей мере, одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности, отделенной от него прокладкой из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью.An electromagnetic acoustic transducer comprising a housing, a cover, a substrate, permanent magnets and an inductor, characterized in that it is equipped with at least two ring permanent magnets tightly adjacent to each other with the poles on the outer and inner side surfaces, at least one circular permanent magnet mounted on one side on their end surface and facing the inner poles of the same name with a pole and a cylindrical hub made of fer omagnitnogo material and mounted on the same axis with a circular permanent magnet inside the ring magnets can be fixed in height relative to the coil, it is separated from the gasket material of high magnetic permeability and low electrical conductivity.

Images