Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Series: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97880 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов / В.И. Горделий, В.Е. Чабанов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 56-57. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97880 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-978802016-04-05T03:02:38Z Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов Горделий, В.И. Чабанов, В.Е. Хроника и информация 2006 Article Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов / В.И. Горделий, В.Е. Чабанов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 56-57. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97880 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Хроника и информация Хроника и информация |
| spellingShingle |
Хроника и информация Хроника и информация Горделий, В.И. Чабанов, В.Е. Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| format |
Article |
| author |
Горделий, В.И. Чабанов, В.Е. |
| author_facet |
Горделий, В.И. Чабанов, В.Е. |
| author_sort |
Горделий, В.И. |
| title |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| title_short |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| title_full |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| title_fullStr |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| title_full_unstemmed |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| title_sort |
электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Хроника и информация |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97880 |
| citation_txt |
Электромагнитно-акустические преобразователи для неразрушающего контроля рельсов и других протяженных объектов / В.И. Горделий, В.Е. Чабанов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 56-57. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT gordelijvi élektromagnitnoakustičeskiepreobrazovatelidlânerazrušaûŝegokontrolârelʹsovidrugihprotâžennyhobʺektov AT čabanovve élektromagnitnoakustičeskiepreobrazovatelidlânerazrušaûŝegokontrolârelʹsovidrugihprotâžennyhobʺektov |
| first_indexed |
2025-07-07T05:40:15Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:40:15Z |
| _version_ |
1836965498338672640 |
| fulltext |
ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ
И ДРУГИХ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
(иллюстрации см. на 1-й стр. обложки)
В. И. ГОРДЕЛИЙ, В. Е. ЧАБАНОВ
Приведен краткий обзор современных электромагнитно-акустических преобразователей, при-
меняемых для неразрушающего контроля рельсов. Они могут также широко использоваться для
УЗК и других объектов.
В настоящее время электромагнитно-акустические преобразователи (ЭМАП) уже прошли
стадию научно-исследовательской проработки и становятся полноправными средствами, приме-
няемыми для неразрушающего контроля (НК) самых разнообразных объектов контроля.
Их преимущества по сравнению с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП):
способность излучать и принимать УЗ импульсные сигналы бесконтактно, без использования
промежуточных контактирующих сред;
существенно меньшая зависимость дефектоскопии от шероховатости поверхности, от ско-
рости контроля, от температуры и наличия всевозможных нетокопроводящих загрязнений: масла,
краски, ржавчины и проч.;
возможность излучать и принимать сигналы в широком диапазоне частот, углов излучения,
характера волн и типов их поляризации.
При этом массогабаритные характеристики ЭМАП соизмеримы с таковыми типовых ПЭП, что
обеспечивает удобство их эксплуатации. Соотношение сигнал–помеха акустических сигналов при
излучении и приеме сравнимо с получаемой при использовании ПЭП, в результате чего чувстви-
тельность контроля с применением ЭМАП не уступает таковой при использовании типовых дефек-
тоскопов, базирующихся на применении пьезопреобразователей. При использовании ЭМАП вы-
полняется теорема взаимности, а поэтому они одинаково надежно работают как в режиме излуче-
ния, так и в режиме приема. Достаточно надежный физико-математический аппарат, разработан-
ный авторами, позволяет уверенно осуществлять проектирование ЭМАП с заданными характерис-
тиками. По мере развития стоимость и эксплуатационные качества аппаратуры с применением
ЭМАП приближаются к аналогичной аппаратуре, применяющей ПЭП.
В основу излучения ультразвука с помощью ЭМАП положен принцип наведения токов Фуко в
электропроводных материалах, когда вблизи них располагаются электропроводы, по которым про-
текают импульсные токи. Вступая во взаимодействие со специально создаваемым постоянным
магнитным полем, указанные токи пробуждают силы Ампера, которые и являются источником при-
поверхностных механических напряжений, возбуждающих УЗ поля. Обратный эффект проявляется
при колебании электронов металлов под действием падающего ультразвука в магнитном поле, что
приводит к генерированию токов в расположенных вблизи токопроводах. Причем, временные ха-
рактеристики этих токов аналогичны УЗ импульсным сигналам, попадающим на поверхность кон-
тролируемых изделий, а чувствительность и пространственное распределение полей, излучаемых
преобразователями, в полном соответствии с принципом взаимности оказываются точно такими
же, когда они принимают УЗ сигналы.
Кроме вихретокового механизма излучения–приема на работу ЭМАП с ферромагнетиками мо-
жет также влиять магнитострикционный механизм. Однако в конструкциях ЭМАП, обычно приме-
няемых в настоящее время, этот механизм проявляется слабо, а поэтому во внимание не прини-
мается.
Особенности работы ЭМАП определяются конструкцией применяемых постоянных магнитов и
используемых катушек. При этом при разработке магнитов реализуется требование минимизации
их массогабаритных характеристик при получении максимально большой индукции магнитного
поля при одновременном понижении зависимости его величины от зазора между преобразовате-
лем и поверхностью контроля. Кроме того, на пространственные характеристики генерируемого
звука существенно влияет материал магнитопровода или располагаемого за ним специального
НПП «ВИГОР» ПРЕДСТАВЛЯЕТ
56 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006
экрана. При неудачном их подборе воз-
никает реверберация, увеличивающая
«мертвую зону» преобразователя, а так-
же возникают паразитные сигналы на
нерабочих углах (рисунок). И это в зна-
чительной мере ухудшает соотношение
сигнал–помеха акустической природы.
Однако наиболее сложным элемен-
том, в наибольшей мере влияющим на
работу ЭМАП, является катушка, по ко-
торой проходит импульсный ток при ра-
боте ЭМАП в режиме возбуждения и с
которой снимаются сигналы при их ра-
боте в режиме приема.
Когда ставится задача сконструиро-
вать ЭМАП, работающий по нормали к
поверхности контроля, в настоящее
время применяют круговые катушки. В случае проектирования ЭМАП, работающих как под нор-
мальным, так и под наклонными углами, применяются катушки с прямыми параллельными токоп-
роводами, проходящими под магнитопроводами. Причем, в первом случае токи в различных то-
копроводах синфазные, а в других случаях токи в соседних токопроводах противофазны. Однако
и в том, и в другом случае акустические сигналы, излучаемые и принимаемые такими преобразо-
вателями, обладают поперечной SV-поляризацией. Аналогична конструкция катушек ЭМАП рэле-
евских волн, но здесь кроме прямых токопроводов иногда применяют сфокусированные. При этом
управление углом наклона лучей и типом волн осуществляется вариацией рабочих частот.
Выполненными научно-экспериментальными исследованиями установлено, что наиболее
простыми и надежными в работе являются прямые ЭМАП, а также ЭМАП рэлеевских волн. Более
сложные в эксплуатации преобразователи, работающие под наклонными углами. Из них наибо-
лее устойчивы ЭМАП, работающие под углами ±35° и +60°, а на других углах они работают нес-
табильно.
С помощью ЭМАП можно также генерировать и продольные акустические волны, когда ка-
тушка располагается между полюсами постоянного магнита. Вместе с тем общепринято, что
продольные волны излучаются и принимаются такими преобразователями значительно хуже,
чем сдвиговые.
В последнее время возрастает интерес к преобразователям SH-поляризованных волн. Они ге-
нерируются либо набором чередующихся магнитов, под которыми проходят прямые токопроводы,
либо системой переплетающихся токопроводов, располагаемых под полюсом постоянного магни-
та. Однако ни теории работы таких преобразователей, ни достаточно систематизированных иссле-
дований их до настоящего времени нет. Работами, выполненными авторами, установлено, что
SH-поляризованные волны, т. е. такие, вектор смещения частиц среды в которых параллелен по-
верхности, являются поверхностными волнами типа Рэлея. Указанные преобразователи из условий
их конструкции являются низкочастотными. Сейчас авторами создается теория SH-поляризован-
ных ЭМАП, проводятся необходимые испытания.
НПП «ВИГОР» сконструирован класс ЭМАП, которые применяются для широкого класса изме-
рений состояния материалов. В частности, в установке УД-ЭМА-РСП-01, предназначенной для НК
старогодных рельсов на рельсосварочных предприятиях, применяются прямые преобразователи
(угол излучения 0, рабочая частота – 2 МГц), наклонные (угол излучения 40°, рабочая частота –
1 МГц) и рэлеевские (рабочая частота 0,25 и 0,5 МГц). Их приемно-излучающие катушки и магнит-
ные системы могут быть как совмещенными, так и раздельными. Кроме того, возможны комбини-
рованные ЭМАП: в одном корпусе располагается несколько преобразователей, работающих в
различных режимах.
Сейчас уже изготовлены и на железных дорогах страны эксплуатируются 19 установок УД-
ЭМА-РСП-01. Ими обнаруживается немало дефектов в рельсах, не фиксируемых другими совре-
менными средствами дефектоскопии, использующими ПЭП.
За более подробной информацией просим обращаться по адресу:
107174, г. Москва, ул. Новая Басманная, д. 2; а/я 25, НПП «ВИГОР».
Тел./факс: (095) 262—85—35; е-mail: cevig@rambler.ru
Направленности излучения типового (1)
и сконструированного авторами ЭМАП (2)
при работе под углом 35о
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006 57
|