Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)

Проведен анализ информационных источников по вопросам исследований и разработки электромагнитно-акустических преобразователей. Установлено значительное расширение номенклатуры ЭМА преобразователей различного назначения как для портативных, так и для автоматических средств измерений, контроля, диагно...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Datum:	2018
Hauptverfasser:	Сучков, Г.М., Плеснецов, С.Ю., Мещеряков, С.Ю., Юданова, Н.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2018
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167585
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор) / Г.М. Сучков, С.Ю. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, Н.Н. Юданова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 27-34. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859711980956286976
author	Сучков, Г.М. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, С.Ю. Юданова, Н.Н.
author_facet	Сучков, Г.М. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, С.Ю. Юданова, Н.Н.
citation_txt	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор) / Г.М. Сучков, С.Ю. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, Н.Н. Юданова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 27-34. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Проведен анализ информационных источников по вопросам исследований и разработки электромагнитно-акустических преобразователей. Установлено значительное расширение номенклатуры ЭМА преобразователей различного назначения как для портативных, так и для автоматических средств измерений, контроля, диагностики и оценки физико-механических свойств материалов. Проведено аналіз інформаційних джерел з питань досліджень і розробки електромагнітно-акустичних перетворювачів. Встановлено значне розширення номенклатури ЕМА перетворювачів різного призначення, як для портативних, так і автоматичних засобів вимірювань, контролю, діагностики та оцінки фізико-механічних властивостей матеріалів. Information sources on the issues of investigation and development of electromagnetoacoustic transducers were analyzed. Considerable expansion was found in the range of EMA transducers for various purposes, both for portable and for automatic instruments for measurement, diagnostics and evaluation of physico-mechanical properties of materials.
first_indexed	2025-12-01T05:24:49Z
format	Article
fulltext	27ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А УДК 620.179.16: 620.179.17 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.03.03 новые разраБотКИ элеКтромаГнИтно-аКУстИчесКИХ преоБразователей (оБзор) Г. М. сУЧков, с. Ю. ПЛесНеЦов, с. Ю. МеЩерЯков, Н. Н. ЮдАНовА национальный технический университет «Харьковский политехнический институт». 61002, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2. E-mail: hpi.suchkov@gmail.com проведен анализ информационных источников по вопросам исследований и разработки электромагнитно-акустических преобразователей. Установлено значительное расширение номенклатуры эма преобразователей различного назначения как для портативных, так и для автоматических средств измерений, контроля, диагностики и оценки физико-механиче- ских свойств материалов. Библиогр. 14, рис. 9. К л ю ч е в ы е с л о в а : электромагнитно-акустический преобразователь, ультразвуковые волны, магнитное поле, источник магнитного поля, объект контроля, высокочастотное электромагнитное поле, катушка индуктивности, контроль, измерения, диагностика за последние годы опубликовано сотни работ, посвященных исследованиям и разработкам элек- тромагнитно – акустических (эма) преобразова- телей (эмап), наиболее важная часть которых рассмотрена в статье [1]. Из анализа этих работ можно сделать следующие выводы в отношении эмап: 1. эма преобразователь состоит из трех ос- новных элементов: одного или нескольких источ- ников поляризующего магнитного поля, одного или нескольких источников электромагнитного поля (катушек индуктивности с током различного вида) и поверхностного слоя или объема объекта контроля (оК). 2. во многих случаях источники поляризую- щего магнитного поля и катушки индуктивности эмап имеют индивидуальную конструкцию, главным образом определяемую геометрически- ми параметрами оК. 3. принципиальную роль в работе эмап играют свойства поверхностного слоя или объема материала и геометрические характеристики оК. неоднозначность и неоднородность свойств ма- териала контролируемых изделий создают суще- ственные сложности при конструировании эма преобразователей. в связи с этим на значительные сложности при конструировании эмап указывает сазонов Ю. И., поскольку, по его мнению, одновременно необходимо учитывать «…проблемы радиофизи- ки, физической и прикладной акустики, физики твердого тела, физики магнитных явлений, тепло- физики и молекулярной физики», а также нети- пичность электродинамики взаимодействия полей разного типа и структуры с оК. существенные трудности при создании эмап отметили чабанов в. е. и жуков в. а. они утверждают, что рабо- та пьезоэлектрических преобразователей опреде- ляется всего 5…7 конструктивными параметра- ми, в то время как эффективность работы эмап зависит минимум от 35 параметров [1]. с другой стороны судакова К. в. и Казюкевич И. л. прак- тически показали, что за счет использования ав- томатических установок с эмап на оао «север- сталь» получены существенные экономические, технологические и экологические преференции. поэтому многообразие оК с различными свой- ствами, разнообразие конструкций катушек ин- дуктивности и намагничивающих систем, по- требность и возможность возбуждения и приема различных типов волн и их мод предопредели- ло разработку огромного числа разновидностей эмап и их элементов. еще в 1975 г. аббакумов К. е. пытался оптимизировать эма излучатели и приемники. однако до настоящего времени эта проблема не решена. Целью работы является анализ новых инфор- мационных источников и установление тенден- ций совершенствования и разработки новых ти- пов эма преобразователей. Анализ разработок ЭМА преобразователей. ермолов И. н. указал на недостаточность разра- боток эмап и специального оборудования для их функционирования. в первую очередь это от- носится к элементам эма преобразователей. в работах [2, 3] авторами показано, что основную роль в преобразовании электромагнитной энер- гии в механическую (ультразвуковую) и обратно играет магнитное поле (мп). наибольшие слож- ности для формирования максимальной индукции мп возникают для источников магнитного поля (Имп) портативных приборов. Имп для ручных приборов ультразвукового контроля должны удов- летворять многим противоречивым требованиям. они должны возбуждать магнитное поле с макси- мальной индукцией, т. к. коэффициент двойного © Г. м. сучков, с. Ю. плеснецов, с. Ю. мещеряков, н. н. Юданова, 2018 28 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А эма преобразования зависит от этого параметра квадратично [2]. с другой стороны, при контроле ферромагнитных изделий сила притяжения к оК должна быть приемлемой с точки зрения прикла- дываемых усилий и, соответственно, обеспечения возможности сканирования. следует учитывать необходимость контроля изделий с неэлектро- проводными неферромагнитными покрытиями (например, окрашенные оК) [4]. т. е. изменение величины индукции в зависимости от расстоя- ния до поверхности металла должно быть мини- мальным. расстояние от торца полюса Имп до катушки индуктора преобразователя должно быть минимальным, но при этом в полюсе не должны возбуждаться когерентные помехи. элементы кон- струкции Имп не должны формировать поле вне рабочей зоны эмап. Габариты источника мп должны быть приемлемыми с точки зрения удоб- ства применения оператором. Упрощенные схемы некоторых Имп портативных эмап показаны на рис. 1. на рис. 1, а, б и г показано: 1 – магниты; 2 – магнитопроводы; 3 – рабочие участки высоко- частотных катушек; 4 – нерабочие участки вы- сокочастотных катушек; 5 – протектор; 6 – оК; h – зазор между эмап и поверхностью оК. на рис. 1, в: 3, 4 – рабочие участки высокочастотной катушки, используемой для синфазного излучения и приема. на рис. 1, а, в приведены варианты схем для совмещенных эмап, возбуждающих и принима- ющих сдвиговые колебания нормально поверхно- сти оК. на рис. 1, б, г приведены варианты испол- нения раздельно-совмещенного эмап. на рис. 1, г приведен вариант Имп, предназна- ченный для одновременного формирования нор- мального и тангенциального магнитных полей с применением постоянных магнитов и магнито- провода. преимуществом такого устройства яв- ляется минимальное рассеяния мп. недостатком является существенная сила притяжения к оК из ферромагнитного материала. сложной проблемой при конструировании эмап является создание мп заданной направ- ленности вне габаритов Имп, часто на доволь- но значительном расстоянии. особенно это важ- но при контроле неферромагнитных материалов. в этом случае значительных величин индукции мп можно достигнуть при использовании прин- ципа вытеснения магнитного поля. варианты кон- струкций таких Имп с элементами эмап пока- заны на рис. 2. Рис. 1. схематическое изображение Имп и их расположение относительно катушек индуктивности эмап [3] (обозн. см. в тексте) Рис. 2. схематическое изображение Имп и их расположение относительно катушек индуктивности эмап при использова- нии способа вытеснения магнитного поля в рабочую зону эмап [3] (обозн. см. в тексте) 29ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А на рис. 2 показано: 1 – магниты; 2, 2.1, 2.2 – магнитопроводы; 3, 3.1, 3.2 – рабочие участки возбуждающей и приемной высокочастотных ка- тушек; 4 – нерабочие участки возбуждающей и приемной высокочастотных катушек; 5 – протек- тор; 6 – оК, 7 – акустический экран. рассмотрим построение прямого раздельно - совмещенного эмап сдвиговых волн с примене- нием варианта, приведенного на рис. 2, б. в этом случае мп остается единственный выход – в на- правлении возбуждающего 3.1 и приемного 3.2 участков катушек индуктивности. наборный маг- нитопровод из тонких пластин трансформаторной стали разделен пополам акустическим экраном 7. тогда, даже если импульсы когерентных помех возбудятся в части магнитопровода 2.1, распола- гаемых над рабочим возбуждающим участком 3.1 высокочастотной (вч) катушки, они не перейдут в часть магнитопровода 2.2 и не будут зарегистри- рованы рабочим участком 3.2 приемной вч ка- тушки индуктора преобразователя. Изготовленный Имп представляет собой замкнутую трубчатую конструкцию прямоугольной формы из магнитов толщиной 5 мм и высотой 24 мм. магниты фикси- ровались по периметру окантовкой из алюминия толщиной 3,5 мм. с целью устранения части коге- рентных помех места соединений магнитов между собой не склеивались. внутренний размер полости Имп – 6,5×15×24 мм3. она была заполнена пласти- нами из трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Для такой конструкции Имп величина нормальной компоненты индукции мп при минимальном зазоре между высокочастотной катушкой и оК достигала 1,2 тл. такой подход к конструкции Имп обеспечи- вает эффективное формирование мп в заданной об- ласти оК [3]. Целый ряд публикаций и патентов посвяще- ны конструкциям, в основном, накладных эмап, которые разработаны сотрудниками мнпо «спеКтр»: алехиным с. Г., Бобровым в. т., Бо- бровым C. B., Козловым в. н., сергеевым K. л. и др. технический результат от этих разработок – возможность определения текстурной анизотро- пии, толщины и напряженно-деформированного состояния конструкций и проката типа лент, по- лос, труб и др. Группа исследователей из Ижевска: муравьев в. в., муравьева о. в., Кокорина е. н., Балобанов е. н. и др. рассмотрели вопрос формирования мп подмагничивания п-образного устройства для проходных Имп и накладных источников мп на основе постоянных магнитов. при этом утвержда- ется, что удалось получить мп с индукцией до 2,7 тл. проведена оптимизация систем подмагни- чивания проходных электромагнитно-акустиче- ских преобразователей объемных волн для нераз- рушающего контроля пруткового проката. развивается направление по формированию импульсов поляризующего мп. перспективное усовершенствование источника мп, работающе- го в импульсном режиме, предложили авторы ра- бот [3, 5–7]. поляризующее магнитное поле Имп создается прямоугольным импульсом тока задан- ной длительности, пропущенным через катушки индуктивности различных конструкций, в боль- шинстве случаев содержащих сердечник. авторы утверждают, что можно сформировать мп с ин- дукцией, превышающей в несколько раз поля, по- лученные с помощью постоянных магнитов. Кро- ме того, авторы работы [7] утверждают, что при импульсном подмагничивании выполнение высо- кочастотной катушки двухслойной позволяет уве- личить информационный сигнал в 2,3 раза. в работе [3] в 2005 г. разработан и изготовлен совмещенный эмап с импульсным магнитом размерами 40×40 мм и толщиной 10 мм, излуча- ющий импульсы SH волн линейной поляризации нормально поверхности оК. экспериментально показано, что этот эмап позволяет обнаружи- вать на расстоянии до 70 мм в головке рельса при контроле с боковой грани плоскодонный отража- тель диаметром 2 мм при прямоугольной форме импульса тока подмагничивания равном 600 а в двухвитковой катушке длительностью 200 мкс при частоте ультразвуковых импульсов 2,5 мГц. в диссертационной работе алехина с. Г. [5] в 2013 г. разработан эмап (рис. 3) с импульсным источником магнитного поля. Имп выполнен с бронированным разрезным сердечником 2, в кото- ром размещена катушка индуктивности 1; 3 – оК (рис. 4). поскольку индуктивность такого источ- ника оказалась значительной, то длительность питающего импульса тока достигала 1 мс, что не всегда допустимо. Кроме того, наличие бронированного сердеч- ника привело к возбуждению шумов Баркгаузена значительной амплитуды и длительности (рис. 5), что заметно снижает эффективность работы эмап с импульсным Имп такой конструкции. Из изложенного следует, что применение им- пульсных Имп с минимальной индуктивно- Рис. 3. эмап с импульсным Имп [5] 30 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А стью его катушки и минимальным объемом фер- ромагнитного сердечника или без сердечника перспективно. Для возбуждения и регистрации горизонталь- но поляризованных волн, как правило, использу- ют Имп с периодической структурой магнитов [2, 3] (рис. 6). на рис. 6 показано: 1 – оК; 2 –маг- ниты; 3 – проводники с током; 2а – шаг периоди- ческой структуры магнитов, равный длине воз- буждаемой ультразвуковой волны. недостатками такой конструкции является значительное усилие прижатия к ферромагнитному оК и сильная зави- симость информационного сигнала от изменения зазора между оК и эмап. чаще всего в установках для автоматического контроля применяют электромагниты значитель- ных габаритов [8] с индукцией мп, достигающей 1 тл и более для зазоров до 10 мм. при исполь- зовании постоянных магнитов и электромагнитов во время контроля ферромагнитных изделий воз- никают большие силы притяжения. Для облегче- ния и мобильности сканирования поверхности оК применяют эмап, размещенные на различных следящих устройствах [3, 8]. Из изложенного следует необходимость опти- мизации намагничивающих систем эмап для каждого конкретного случая, что существенно ус- ложняет и удорожает процесс разработки систем контроля и диагностики с использованием эма способа возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. высокочастотные катушки индуктивности эмап также имеют значительное разнообра- зие конструкций. Их применяют в совмещен- ном, раздельно-совмещенном и в раздельном ва- риантах, накладные и проходные. они бывают одновитковые и многовитковые, однослойные и многослойные. Участки вч катушек использу- ют в синфазном и противофазном включении или комбинированном, в зависимости от ориентации вектора индукции поляризующего мп. Катушки индуктивности могут быль спиральные, эллипти- ческие, в виде крыльев бабочки, зигзагообразные с прямолинейными и криволинейными участками. некоторые виды распространенных вч катушек эмап приведены на рис. 7. на рис. 7 показано: 1 – плоская однослойная катушка совмещенного широкозахватного эмап для возбуждения и приема линейно поляризован- ных ультразвуковых колебаний нормально по- верхности оК в синфазном или противофазном включении (определяется полярностью мп над линейными участками катушки); 2 – плоская од- нослойная катушка совмещенного эмап для воз- буждения и приема линейно поляризованных уль- тразвуковых колебаний нормально поверхности оК в синфазном или противофазном включении (определяется полярностью мп над линейными участками катушки); 3 – плоские однослойные ка- тушки совмещенных эмап для возбуждения и приема ультразвуковых колебаний с круговой по- ляризацией нормально поверхности оК; 4 – пло- ские однослойные катушки раздельно-совмещен- ного эмап для возбуждения и приема линейно поляризованных ультразвуковых колебаний нор- мально поверхности оК; 5 – плоская однослойная Рис. 4. схема импульсного Имп [5] (обозн. см. в тексте) Рис. 5. шумы Баркгаузена, обусловленные воздействием пе- реднего фронта импульса подмагничивания [5] Рис. 6. схема построения эмап для возбуждения и приема горизонтально поляризованных ультразвуковых волн с помо- щью периодической структуры магнитов [2, 3] (обозн. см. в тексте) 31ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А миникатушка совмещенного эмап для возбуж- дения и приема линейно поляризованных ульт- развуковых колебаний нормально поверхности оК в синфазном или противофазном включении (определяется полярностью мп над линейными участками катушки); 6 – плоские высокочастот- ные катушки совмещенных эмап, каждая сек- ция которых намотана несколькими витками, для возбуждения и приема волн релея, лэмба или под углом к поверхности оК, в зависимости от часто- ты питающего тока; 7 – плоские высокочастотные катушки раздельно-совмещенного эмап, каждая секция которых намотана несколькими витками, для возбуждения и приема волн релея или лэм- ба; 8 – высокочастотная катушка совмещенного эмап, каждая секция которой намотана несколь- кими витками, для возбуждения и приема волн релея или под углом к поверхности оК, или кру- тильных волн, в зависимости от частоты питаю- щего тока (для стержней и труб малого диаметра); 9 – плоские высокочастотные катушки раздель- но-совмещенного эмап, для возбуждения и при- ема нормально к поверхности оК сдвиговых волн с вращающимся вектором поляризации (катушки питают высокочастотными токами, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 90°) (разра- ботка неволина о. в.); 10 – плоская высокоча- стотная катушка, намотанная многожильным про- водом, совмещенного эмап для возбуждения и приема линейно поляризованных ультразвуковых колебаний нормально поверхности оК (использу- ется с 1983 г. в установках автоматического ульт- развукового контроля рельсов [8] и в портативном толщиномере [4]); 11 – плоские высокочастотные катушки эмап, намотанные многожильным про- водом, для возбуждения и приема сдвиговых уль- тразвуковых колебаний с круговой поляризацией нормально поверхности оК (использованы в че- тырехканальной установке ультразвукового кон- троля железнодорожных колес); 12 – плоские од- нослойные катушки с полюсными наконечниками совмещенных эмап для возбуждения и приема линейно поляризованных ультразвуковых колеба- ний в четырехканальном автоматическом толщи- номере для бесшовных труб [8]. Из изложенного следует, что многообразие конструкций вч катушек индуктивности эмап также требует индивидуального подхода к выпол- нению конкретных технических задач измерений, контроля и диагностики для отдельного оК, что, с одной стороны, усложняет процесс их разработки, а с другой – позволяет решать задачу с высокой эффективностью. следует отметить, что существенных подвижек в разработке эмап для возбуждения и приема волн релея и лэмба не произошло. в большинстве слу- чаев в эмап, используемых для диагностики, при- меняются традиционные высокочастотные катуш- ки (рис. 7.6, 7.7) типа «меандр» [2, 3]. это говорит об удачном научно-техническом решении, которое дает возможность реализовать многие технические и практические задачи – контролировать изделия с Рис. 7. вч катушки индуктивности эмап различного назначения [2–4, 6, 7] (обозн. см. в тексте) 32 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А большими площадями: листы, трубы разного ди- аметра, емкости и т. п. недостатком таких пре- образователей является необходимость в изготов- лении набора преобразователей, настроенных на одну конкретную частоту ультразвуковых коле- баний. например, в работе [9] для исследований алюминиевой пластины толщиной 5 мм волнами лэмба применили двенадцать различных эмап. с другой стороны достоинством таких эмап [3] является возможность существенно повысить чувствительность обнаружения дефектов за счет выделения полезных импульсов из шумов в уз- кой полосе частот и фактической корреляционной обработке пакетных информационных сигналов, обеспеченной конструкцией высокочастотной ка- тушки, или надежно оценить физико-механиче- ские характеристики материалов оК. заметного практического применения эмап для возбуждения и приема ультразвуковых волн релея и лэмба типа SH мегагерцового диапазона в литературе не обнаружено. Хотя исследования в этой области продолжаются. скорее всего это свя- зано со сложной структурой намагничивающей системы таких преобразователей [2, 3] и чрезвы- чайно сильным влиянием изменения величины за- зора на чувствительность контроля. Успешно продолжаются разработки эмап с вводом ультразвуковых импульсов в объем оК под углом. мышкин а. в. [10] исследовал диа- граммы направленности наклонных преобразо- вателей и показал, что на уровень боковых ле- пестков существенно влияет ширина элемента высокочастотной катушки и величина зазора меж- ду эмап и оК. он сделал вывод, что следует ис- кать компромисс между достижением требуемой чувствительности и требуемой формой диаграм- мы направленности. Дальнейшее продвижение в разработках наклон- ных эмап нашло свое развитие в создании фазиро- ванных решеток. мышкин а. в. [10] развил подход по моделированию ультразвуковых полей многоэ- лементных эмап на базе решений для сосредото- ченных источников излучения. при этом учтены как электродинамический, так и магнитострикционный механизмы эма преобразования, определяющие диаграммы направленности эмап. заметные подвижки произошли в области раз- работки эмап для толщинометрии ферромаг- нитных металлоизделий с диэлектрическими по- крытиями, в которых за счет использования вч катушки в форме «крыльев бабочки» (рис. 8) и со- ставного удлиненного постоянного магнита уда- лось увеличить рабочий зазор (толщину диэлек- трического покрытия) между преобразователем и поверхностью металла до 10 мм. на рис. 8 приве- дена схема разработанного преобразователя. Корпус преобразователя является разборным (на рисунке не показан). мощный постоянный магнит 1 на основе керамики NeFeB для повыше- ния индукции поляризующего магнитного поля в поверхности изделия фиксируется при помо- щи ферромагнитной пластины-магнитопровода 2. магнит 1 отделяется от вч катушки 3 экрани- рующей пластиной 4, выполненной, например, из латуни типа лс69 толщиной 0,2 мм. она необхо- дима для исключения появления ультразвуковых импульсов в теле магнита 1. жгут проводников катушки 3 помещается в окантовку 5 из диэлек- трика, например стеклотекстолита. окантовка 5 соединяется с протектором 6 из стеклотекстоли- та, после чего катушка 3 заливается клеем – это предотвращает ее повреждение из-за возникаю- щих механических микросмещений во время ра- боты. на протекторе 6 закрепляется упорная окан- товка 7 из латуни. разработанный резонансный эмап был изготовлен и испытан на катаных и непрерывнолитых образцах из ферромагнитных сталей толщиной до 100 мм. Диэлектрическое по- крытие имитировали прокладками из стеклотек- столита. питание эма преобразователя осущест- влялось генератором [12], который формировал в индукторе высокочастотные пакетные импульсы тока величиной до 60 а. напряжение на индукто- ре достигало 3 кв (при зазоре 10 мм). Длитель- ность зондирующих импульсов регулировали в пределах 1…10 периодов частоты заполнения в Рис. 8. схема эма преобразователя для контроля оК с диэ- лектрическими покрытиями толщиной до 10 мм [11] (обозн. см. в тексте) 33ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А пакете. Индукция поляризующего магнитного поля при зазоре 10 мм достигала 0,6 тл. Иссле- дован диапазон ультразвуковых частот в пределах 1,5…2,5 мГц. настройку резонансной частоты эмап осуществляли при зазоре 2 мм, что по- зволяло получить относительно небольшие изме- нения амплитуд принятого полезного сигнала и шума при изменении толщины покрытия, что явля- ется важным при автоматическом контроле с задан- ным воздушным зазором между преобразователем и металлом. типичная зависимость амплитуды донно- го сигнала от толщины покрытия приведена на рис. 9. анализ исследованной зависимости показал, что при зазоре 10 мм из прозрачных с точки зрения аку- стики металлов, без применения методов обработки информации, соотношение амплитуд полезного сиг- нала и шума достигает семи, что вполне достаточно для толщинометрии. эма преобразователи также используют для приема ультразвуковых импульсов, возбужденных другими источниками, например за счет акустиче- ской эмиссии. ряд авторов предложили использовать регистрацию коротких ультразвуковых импульсов, возбужденных в металле емкостными преобразова- телями [13] или лазером [14], при выполнении высо- коточных измерений физико-механических характе- ристик материалов оК. выводы 1. Установлено значительное увеличение коли- чества разработок электромагнитно-акустических преобразователей различного назначения, что под- тверждает экономическую эффективность их при- менения для измерений, контроля и диагностики. 2. разработаны источники постоянных и им- пульсных магнитных полей портативных эма преобразователей, обеспечивающих формирова- ние в заданных участках контролируемых изделий индукцию до 2,7 тл. 3. номенклатура эмап существенно расши- рилась, что позволяет возбуждать и принимать все известные на сегодня виды ультразвуковых коле- баний, в том числе экзотические, например, с вра- щающимся вектором поляризации. Изготовлены образцы эма преобразователей, реализующие излучение и прием ультразвуковых импульсов с направленностью, характерной для фазированных решеток. разработаны эмап с одновременным комбинированным возбуждением и приемом не- скольких типов ультразвуковых колебаний в од- ном и том же объеме металла. 4. Увеличилось практическое использование эма преобразователей в установках автоматиче- ского контроля качества листов, труб, заготовок различной формы из ферромагнитного материала. 5. разработан эмап для толщиномера, кото- рый позволяет выполнять измерения при толщи- нах диэлектрических покрытий на металле (зазо- ре) до 10 мм. список литературы 1. плеснецов с. Ю., сучков Г. м., Корж а.И., суворова м. Д. (2018) новые теоретические исследования и разработ- ки в области электромагнитно-акустического преобразо- вания (обзор). Техническая диагностика и неразрушаю- щий контроль, 2, 24–31. 2. ермолов И. н., ланге Ю. в. (2004) неразрушающий кон- троль: справочник: в 7 т. Клюев в. в. (ред.). т. 3: Ульт- развуковой контроль. москва, машиностроение. 3. сучков Г. м. (2005) Развитие теории и практики созда- ния приборов для электромагнитно-акустического кон- троля металлоизделий. Дис. д-ра техн. наук. Харьков, нтУ «ХпИ». 4. Десятніченко о. в. (2015) Електромагнітно-акустичний товщиномір для контролю металовиробів з діелектрич- ними покриттями. автореф. дис. канд. техн. наук. Хар- ків, моделіст. 5. алехин с. Г. (2013) Толщинометрия металлоконструк- ций на основе электромагнитно-акустического преобра- зования в импульсном магнитном поле. Дис. канд. техн. наук. москва, мнпо «спектр». 6. астафьев а. н., неволин о. в., мамай а. м. и др. (2006) Универсальная приставка для стандартных ультразвуко- вых дефектоскопов и толщиномеров. Дефектоскопия, 7, 73–82. 7. Ohtsuka Y., Yoshimura T., Ueda Y. (2007) P2E-6 New Design of Electromagnetic Acoustic Transducer for Precise Determination of Defect. 2007 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 1609–1612. DOI: 10.1109/ ULTSYM.2007.405. 8. сучков Г. м., алексеев е. а., захаренко в. в. (2006) энерго- и ресурсосберегающие приборы и технологии неразрушающего контроля. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 4, 29–34. 9. Wilcox P. D., M. Lowe J. S., Cawley P. (2005) The excitation and detection of Lamb waves with planar coil electromagnetic acoustic transducers. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. IEEE Journals & Magazines, 52, 12, pp pp. 2370–2383. DOI: 10.1109/TUFFC.2005.1563281 10. мышкин а. в. (2015) Влияние конструктивных параме- тров многоэлементных фазированных преобразовате- лей на формирование акустических полей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ижевск, ИжГтУ. 11. мигущенко р. п., сучков Г. м., радев Х. К. и др. (2016) электромагнитно-акустический преобразователь для ультразвуковой толщинометрии ферромагнитных ме- таллоизделий без удаления диэлектрического покрытия. Технічна електродинаміка, 2, 78–82. Рис. 9. зависимость соотношения амплитуд донного сигнала и шума от толщины диэлектрического покрытия на поверх- ности металла [11] 34 ISS 023 -3 ехн диа ностика и нера ру контрол , 2018, №3 А - А 12. Plesnetsov S. Yu., Petrishchev O. N., Mygushchenko R. P. et al. (2018) Powerful sources of pulse high-frequency electromechanical transducers for measurement, testing and diagnostics. Електротехніка і Електромеханіка, 2, 31–35. 13. мигачев с. а., Куркин м. И., смородинский я. Г. (2016) Бесконтактное возбуджение звука в металле видеоим- пульсом электрического поля. Дефектоскопия, 11, 48–53. 14. Gurevich, S. Yu., Petrov, Yu. V., Shusharin, A. V., Golubev, E. V. (2009) Analysis of ultrasonic waves excited in a metal plate by nanosecond laser pulses. Russian Journal of Nondestructive Testing, 45(4), 247–251. References 1. Plesnetsov, S.Yu., Suchkov, G.M., Korzh, A.I., Suvorova, M.D. (2018) New theoretical investigations and developments in the field of electromagneto-acoustic transformation (Review). Tekh. Diagnost. i Nerazrush. Kontrol, 2, 24–31 [in Russian]. 2. Ermolov, I.N., Lange, Yu.V. (2004) Nondestructive testing: Refer. book. In: 7 Vol. Ed. by V.V. Klyuev. Vol.3: Ultrasonic testing. Moscow, Mashinostroenie [in Russian]. 3. Suchkov, G.M. (2005) Development of the theory and prac- tice of manufacturing instruments for electromagnetoacous- tic testing of metal products. In: Syn. of Thesis for Dr. of Techn. Sci. Degree. Kharkov, NTU KhPI [in Russian]. 4. Desyatnichenko, O.V. (2015) Electromagnetoacoustic thick- ness meter for control of metal products with dielectric coat- ings. In: Syn. of Thesis for Cand. of Techn. Sci. Degree. Kharkiv, Modelist [in Ukrainian]. 5. Alyokhin, S.G. (2013) Measurements of thickness of metal structures based on electromagnetoacoustic conversion in the pulsed magnetic field. In: Syn. of Thesis for Cand. of Techn. Sci. Degree. Moscow, MNPO Spektr [in Russian]. 6. Astafiev, A.N., Nevolin, O.V., Mamaj, A.M. et al. (2006) All-purpose attachment for standard ultrasonic flaw detectors and thickness meters. Defektoskopiya, 7, 73–82 [in Russian]. 7. Ohtsuka, Y., Yoshimura, T., Ueda, Y. (2007) P2E-6 New de- sign of electromagnetic acoustic transducer for precise deter- mination of defect. In: Proc. of 2007 IEEE Ultrasonics Sym- posium, 1609–1612. DOI: 10.1109/ULTSYM.2007.405. 8. Suchkov, G.M., Alexeev, E.A., Zakharenko, V.V. (2006) En- ergy and resources-saving instruments and non-destructive testing technologies. Tekh. Diagnost. i Nerazrush. Kontrol, 4, 29–34 [in Russian]. 9. Wilcox, P. D., M. Lowe, J. S., Cawley, P. (2005) The ex- citation and detection of Lamb waves with planar coil electromagnetic acoustic transducers. IEEE Trans. on Ul- trasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. IEEE Journals & Magazines, 52(12), 2370–2383. DOI: 10.1109/ TUFFC.2005.1563281 10. Myshkin, A.V. (2015) Effect of design parameters of multi- element of phased transducers on acoustic field formation. In: Syn. of Thesis for Cand. of Techn. Sci. Degree. Izhevsk, IzhGTU [in Russian]. 11. Migushchenko, R.P., Suchkov, G.M., Radev, Kh.K. et al. (2016) Electromagnetoacoustic transducer for ultrason- ic thickness measurement in ferromagnetic metal products without removal of dielectric coating. Tekhnichna Elektrody- namika, 2, 78–82 [in Russian]. 12. Plesnetsov S. Yu., Petrishchev O. N., Mygushchenko R. P. et al. (2018) Powerful sources of pulse high-frequency electro- mechanical transducers for measurement, testing and diag- nostics. Elektrotekhnika i Elektromekhanika, 2, 31–35. 13. Migachev, S.A., Kurkin, M.I., Smorodinsky, Ya.G. (2016) Contactless excitation of sound in metal by electric field vid- eo pulse. Defektoskopiya, 11, 48–53 [in Russian]. 14. Gurevich, S. Yu., Petrov, Yu. V., Shusharin, A. V., Golubev, E. V. (2009) Analysis of ultrasonic waves excited in a metal plate by nanosecond laser pulses. Russian J. of Nondestruc- tive Testing, 45(4), 247–251. новІ розроБКИ елеКтромаГнІтно-аКУстИчнИХ перетворЮвачІв (оГляД) Г. м. сУчКов, с. Ю плєснеЦов, с. Ю. мещеряКов, н. м. ЮДанова національний технічний університет «Харківський полі- технічний інститут». 61002, м. Харків, вул. Кирпичова, 2. E-mail: hpi.suchkov@gmail.com проведено аналіз інформаційних джерел з питань досліджень і розробки електромагнітно-акустичних перетворювачів. вста- новлено значне розширення номенклатури ема перетворювачів різного призначення, як для портативних, так і автоматичних за- собів вимірювань, контролю, діагностики та оцінки фізико-ме- ханічних властивостей матеріалів. Бібліогр. 14, рис. 9. Ключові слова: електромагнітно-акустичний перетворювач, уль- тразвукові хвилі, магнітне поле, джерело магнітного поля, об’єкт контролю, високочастотне електромагнітне поле, котушка індук- тивності, контроль, вимірювання, діагностика NEW DEVELOPMENTS OF ELECTROMAGNETOACOUSTIC TRANSDUCERS (REVIEW) G.M.SUCHKOV, S.Yu.PLESNETSOV, S.Yu.MESHECHERYAKOV, N.N.YUDANOVA National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute». 2 Kirpicheva str., 61002, Kharkiv. E-mail: hpi.suchkov@gmail.com Information sources on the issues of investigation and development of electromagnetoacoustic transducers were analyzed. Considerable expansion was found in the range of EMA transducers for various purposes, both for portable and for automatic instruments for measurement, diagnostics and evaluation of physico-mechanical properties of materials. 14 Ref., 9 Fig. Keywords: electromagnetoacoustic transducer, ultrasonic waves, magnetic field, magnetic field source, object of control, high-frequency electromagnetic field, induction coil, control, measurement, diagnostics Поступила в редакцию 20.06.2018 НоваЯ кНИГа Ма ур А А черки истории атоновской научной кол : с орник. 2-е изд., ис р., до . Киев, с арьков, Ф П и уркина . М., 2018. 21 с. В с орнике редставлена ин орма ия о всемирно известной Патоновской научно-ин енерной коле в о ласти сварки и родственн х техноло ий, которая ла создана в даю имся учен м ака- демиком Е. О. Патоном и развита достойн м родол ателем е о дела академиком Б. Е. Патоном. Осве ен основн е та и рин и создания и развития той кол , ее влияние на мировую сварочную науку и технику, вклад в о ес ечение кономической и военной езо асности стран . сборник можно заказать в редакции журнала «Техническая диагностика и неразрушающий контроль».
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167585
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0235-3474
language	Russian
last_indexed	2025-12-01T05:24:49Z
publishDate	2018
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format	dspace
spelling	Сучков, Г.М. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, С.Ю. Юданова, Н.Н. 2020-03-31T17:23:50Z 2020-03-31T17:23:50Z 2018 Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор) / Г.М. Сучков, С.Ю. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, Н.Н. Юданова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 3. — С. 27-34. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0235-3474 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.03.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167585 620.179.16: 620.179.17 Проведен анализ информационных источников по вопросам исследований и разработки электромагнитно-акустических преобразователей. Установлено значительное расширение номенклатуры ЭМА преобразователей различного назначения как для портативных, так и для автоматических средств измерений, контроля, диагностики и оценки физико-механических свойств материалов. Проведено аналіз інформаційних джерел з питань досліджень і розробки електромагнітно-акустичних перетворювачів. Встановлено значне розширення номенклатури ЕМА перетворювачів різного призначення, як для портативних, так і автоматичних засобів вимірювань, контролю, діагностики та оцінки фізико-механічних властивостей матеріалів. Information sources on the issues of investigation and development of electromagnetoacoustic transducers were analyzed. Considerable expansion was found in the range of EMA transducers for various purposes, both for portable and for automatic instruments for measurement, diagnostics and evaluation of physico-mechanical properties of materials. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Научно-технический раздел Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор) Нові розробки електромагнітно-акустичних перетворювачів (огляд) New developments of electromagnetoacoustic transducers (review) Article published earlier
spellingShingle	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор) Сучков, Г.М. Плеснецов, С.Ю. Мещеряков, С.Ю. Юданова, Н.Н. Научно-технический раздел
title	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
title_alt	Нові розробки електромагнітно-акустичних перетворювачів (огляд) New developments of electromagnetoacoustic transducers (review)
title_full	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
title_fullStr	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
title_full_unstemmed	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
title_short	Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
title_sort	новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)
topic	Научно-технический раздел
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167585
work_keys_str_mv	AT sučkovgm novyerazrabotkiélektromagnitnoakustičeskihpreobrazovateleiobzor AT plesnecovsû novyerazrabotkiélektromagnitnoakustičeskihpreobrazovateleiobzor AT meŝerâkovsû novyerazrabotkiélektromagnitnoakustičeskihpreobrazovateleiobzor AT ûdanovann novyerazrabotkiélektromagnitnoakustičeskihpreobrazovateleiobzor AT sučkovgm novírozrobkielektromagnítnoakustičnihperetvorûvačívoglâd AT plesnecovsû novírozrobkielektromagnítnoakustičnihperetvorûvačívoglâd AT meŝerâkovsû novírozrobkielektromagnítnoakustičnihperetvorûvačívoglâd AT ûdanovann novírozrobkielektromagnítnoakustičnihperetvorûvačívoglâd AT sučkovgm newdevelopmentsofelectromagnetoacoustictransducersreview AT plesnecovsû newdevelopmentsofelectromagnetoacoustictransducersreview AT meŝerâkovsû newdevelopmentsofelectromagnetoacoustictransducersreview AT ûdanovann newdevelopmentsofelectromagnetoacoustictransducersreview

Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор)

Institution

Ähnliche Einträge