SU408205A1 - - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  акустики и ультразвуковой техники и может быть использовано -при исследовании электропровод щих сред, а также в бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии и дл  измерений электрофизических и акустических свойств различных электропровод щих сред.The invention relates to acoustics and ultrasound technology and can be used in the study of electrically conductive media, as well as in non-contact ultrasonic flaw detection and for measuring the electrophysical and acoustic properties of various electrically conductive media.

Известный электромагнитно-акустический преобразователь содержит приемный и возбуждающий элементы, выполненные в виде электромагнитов и катушек индуктивности.Known electromagnetic-acoustic transducer contains receiving and exciting elements, made in the form of electromagnets and inductors.

Однако этот преобразователь имеет пониженные к. п. д. и чувствительность, поскольку электромагнит посто нного тока не создает достаточно сильного посто нного пол , а увеличение силы тока в обмотке электромагнита приводит к ее перегреву.However, this converter has a reduced efficiency and sensitivity, since the DC electromagnet does not create a sufficiently strong constant field, and an increase in the current in the winding of the electromagnet leads to its overheating.

В предлагаемом преобразователе дл  повышени  к. п. д. и чувствительности электромагнит выполнен сверхпровод щим в виде заполненного жидким гелием сосуда Дьюара с размещенной в нем намагничивающей обмоткой из сверхпровод щей проволоки, например из сплава ниобий-олово, а катушки индуктивности расположены концентрично у торца сосуда , внещний радиус одной из катушек меньше внутреннего радиуса обмотки магнита, а радиус второй катушки равен среднему радиусу обмотки магнита.In the proposed converter for increasing the efficiency and sensitivity, the electromagnet is made superconducting in the form of a Dewar vessel filled with liquid helium with a magnetizing winding placed in it from superconducting wire, for example, niobium-tin alloy, and the inductors are located concentrically at the end of the vessel , the outer radius of one of the coils is less than the inner radius of the winding of the magnet, and the radius of the second coil is equal to the average radius of the winding of the magnet.

Дл  повышени  помехоустойчивости преобразователь снабжен дополнительной приемной катушкой индуктивности, размещенной в плоскости , перпендикул рной к рабочей поверхности магнита.To increase the noise immunity, the converter is provided with an additional receiving coil of inductance located in a plane perpendicular to the working surface of the magnet.

На чертеже схематически изображен предлагаемый преобразователь.The drawing shows schematically the proposed Converter.

Он содержит возбуждающий и приемный элементы, выполненные в виде двух концентрических катушек индуктивности / и 2, сверхпровод щий магнит 3 и демпфирующую прокладку 4, механически разв зывающую сверхпровод щий магнит и катущки преобразовател . В сосуде Дьюара 5 с жидким гелием (его температура 269°С) находитс  соленоид 6 с обмоткой из сверхпровод щей проволоки, например сплав ниобий - олово. Дополнительна  приемна  катушка 7, выполненна  в виде рамки , размещена в плоскости, перпендикул рной к поверхности контролируемой среды, причемIt contains the exciting and receiving elements, made in the form of two concentric inductors / and 2, a superconducting magnet 3 and a damping gasket 4, mechanically unleashing a superconducting magnet and coils of the converter. In the Dewar vessel 5 with liquid helium (its temperature is 269 ° C) there is a solenoid 6 with a winding of superconducting wire, for example, an alloy of niobium – tin. An additional receiving coil 7, made in the form of a frame, is placed in a plane perpendicular to the surface of the controlled medium, and

витки нижней части рамки расположены ниже катушек 1 к 2. Преобразователь устанавливают так, чтобы катушки / и 2 расположились всей плоскостью над поверхностью 8 контролируемой среды.the coils of the lower frame are located below the coils 1 to 2. The converter is installed so that the coils / and 2 are located with the whole plane above the surface 8 of the controlled medium.

Через катущки / и 2 пропускают импульс тока определенной частоты. В поверхностном слое электропровод щей среды 8 под катушками 7 и 2 возникают вихревые токи той же частоты , электромагнитное поле которых, взаимодейству  с магнитным полем сверхпровод щего магнита 3, вызывает по вление переменных электродинамических сил, вызывающих ультразвуковые колебани . Упругие колебани  узким пучком распредел ютс  внутри среды 8, достигают противоположной границы и, отража сь, возвращаютс  к преобразователю. Ультразвуковые волны, в свою очередь, в поле сверхпровод щего магнита 3 порождают вихревые токи в поверхностном слое среды 8, электромагнитное поле которых индуцирует в катушках индуктивности / и 2 переменную э. д. с., частота которой равна частоте ультраакустических колебаний. С помощью катушки 1 осуществл етс  генераци  и прием поперечных ультразвуковых волн, а с помощью катушки 2 - продольных ультразвуковых волн, этому способствует выбор геометрии катушек 1 VL 2. Интенсивность возбужденных ультразвуковых колебаний и величина прин того сигнала преобразовател  пропорциональна величине пол , создаваемого сверхпровод щим магнитом 5. В начале магнит 3 питаетс  от аккумул тора или посто нного источника тока. Через некоторое врем  его отключают, а обмотку закорачивают . Ток продолжает в ней циркулировать практически бесконечно долго, так как ее сопротивление равно нулю. Такой магнит можно сделать достаточно мощным. Дл  повышени  помехоустойчивости при приеме акустических волн служит дополнительна  приемна  катушка 7, причем с целью максимальной св зи с контролируемой средой (повышени  чувствительности) витки нижней части этой катушки размещены ниже витков катушек / и 2. Дл  предохранени  от механических повреждений сосуда Дьюара 5 служит демпфирующа  прокладка 4. Предмет изобретени  1.Электромагнитно-акустический преобразователь , содержащий электромагнит и катушки индуктивности, отличающийс  тем, что, с целью повышени  к.п.д. и чувствительности, электромагнит выполнен сверхпровод щим в виде заполненного жидким гелием сосуда Дьюара с размещенной в нем намагничивающей обмоткой из сверхпровод щей проволоки, например из сплава ниобий-олово, а катушки индуктивности расположены концентрично у торца сосуда, внешний радиус одной из катушек меньше внутреннего радиуса обмотки магнита , а радиус второй катушки равен среднему радиусу обмотки магнита. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости , он снабжен дополнительной приемной катушкой индуктивности, размещенной в плоскости , перпендикул рной к рабочей поверхности магнита.Through the coils / and 2 pass a current pulse of a certain frequency. In the surface layer of an electrically conductive medium 8, under the coils 7 and 2, eddy currents of the same frequency arise, whose electromagnetic field, interacting with the magnetic field of superconducting magnet 3, causes the appearance of variable electrodynamic forces causing ultrasonic oscillations. Elastic vibrations by a narrow beam are distributed inside medium 8, reach the opposite boundary and, reflecting, return to the transducer. The ultrasonic waves, in turn, in the field of the superconducting magnet 3 generate eddy currents in the surface layer of the medium 8, the electromagnetic field of which induces a variable in the inductors / and 2 in coils. D. s., whose frequency is equal to the frequency of ultrasonic vibrations. Using coil 1, transverse ultrasonic waves are generated and received, and using coil 2, longitudinal ultrasonic waves, this is facilitated by the choice of the geometry of coils 1 VL 2. The intensity of the excited ultrasonic vibrations and the received signal of the converter are proportional to the field produced by the superconducting magnet 5. At the beginning, the magnet 3 is powered by a battery or a constant current source. After some time, it is turned off, and the winding is short-circuited. The current continues to circulate in it for almost infinitely long time, since its resistance is zero. Such a magnet can be made quite powerful. To improve noise immunity when receiving acoustic waves, an additional receiving coil 7 serves, with the purpose of maximum communication with a controlled medium (sensitivity increase) the coils of the lower part of this coil are placed below the coils of coils / and 2. To protect against mechanical damage to the Dewar vessel 5, a damping pad 4. The subject matter of the invention 1. An electromagnetic-acoustic transducer comprising an electromagnet and inductors, characterized in that, in order to increase the efficiency and sensitivity, the electromagnet is made superconducting in the form of a Dewar vessel filled with liquid helium with a magnetizing winding of superconducting wire placed in it, for example, niobium-tin alloy, and the inductance coils are located concentrically at the end of the vessel; magnet, and the radius of the second coil is equal to the average radius of the winding of the magnet. 2. The transducer according to claim 1, characterized in that, in order to improve noise immunity, it is provided with an additional receiving coil of inductance located in a plane perpendicular to the working surface of the magnet.