Оптимизация параметров намагничивающего устройства электромагнитно-акустического преобразователя для контроля легированных сталей
Another Title
Optimization of the Parameters of the Magnetizing Device of the Electromagnetic-Acoustic Transducer
Bibliographic entry
Стрижак, В. А. Оптимизация параметров намагничивающего устройства электромагнитно-акустического преобразователя для контроля легированных сталей = Optimization of the Parameters of the Magnetizing Device of the Electromagnetic-Acoustic Transducer / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин // Приборы и методы измерений. – 2023. – Т. 14, № 2. – С. 81-95.
Abstract
Бесконтактные электромагнитно-акустические преобразователи обладают набором значительных преимуществ по сравнению с контактными преобразователями, но при этом у них есть существенные недостатки, требующие разработки эффективных намагничивающих устройств. По сравнению с устройствами намагничивания на постоянных магнитах устройства намагничивания электрическим током легко снимаются с объекта контроля и очищаются от загрязнения металлическими частицами. К сожалению, такие преобразователи имеют значительные габариты и массу. Разработан преобразователь, содержащий магнитопровод, намагничиваемый катушкой с электрическим током, и два независимых электромагнитных индуктора, расположенных в зазоре между центральной частью магнитопровода и объектом контроля. Индукторы представляют собой две плоские катушки, каждая из которых выполнена в виде бабочки. Проводники индукторов, расположенные в рабочей области, имеют взаимно перпендикулярные направления; с их помощью можно эффективно возбуждать и регистрировать поперечно поляризованные акустические волны без перестановки преобразователя. С целью уменьшения габаритных размеров и массы преобразователя произведена оптимизация массогабаритных параметров намагничивающего устройства для условий эксплуатации, когда намагничивание объекта контроля и измерения производятся во время активной фазы измерения. Во время пассивной фазы измерения, в три раза превышающей активную фазу по времени, происходит остывание намагничивающего устройства. Циклический режим с чередованием активной и пассивной фаз позволил уменьшить вес преобразователя более чем в 3 раза. В рабочей зоне преобразователя размером 15×15 мм при зазоре в 1 мм между концентратором магнитного поля и объектом контроля создаётся поле с нормальной компонентой в 2,4 Тл. Преобразователь содержит защиту устройства намагничивания от перегрева, а циклический режим работы позволяет обеспечить непрерывную производительность до 30 измерений в минуту при температуре окружающей среды 20 ºС. Разработанное намагничивающее устройство может быть использовано при решении ряда задач структуроскопии, толщинометрии, дефектоскопии электромагнитно-акустическими методами, основанными на точном измерении времени распространения упругих волн в объекте контроля.
Abstract in another language
Contactless electromagnetic-acoustic transducers have a set of significant advantages over contact transducers, but at the same time they have significant disadvantages that require the development of effective magnetizing devices. Compared to magnetizing devices that are using permanent magnets, electric current magnetization devices are easily removed from the object of testing and cleaned from contamination by metal particles. Unfortunately, such transducers have significant dimensions and weight. A transducer containing a magnetic circuit magnetized by an electric current coil and two independent electromagnetic inductors located in the gap between the central part of the magnetic circuit and the object of testing has been developed. Inductors are two flat coils, each of them has form like a butterfly. The inductor conductors located in the working area have mutually perpendicular directions; they allow exciting and receiving the transversely polarized acoustic waves without rearranging the transducer. In order to reduce the overall dimensions and mass of the transducer, the mass and dimensional parameters of the magnetizing device were optimized for operating conditions when the magnetization of the object of testing and measurement are performed during the active measurement phase. During the passive measurement phase, which is three times longer than the active phase in time, the magnetizing device cools down. The cyclic mode with alternating active and passive phases made it possible to reduce the weight of the transducer by more than 3 times. In the working area of the transducer with a size of 15×15 mm, with a gap of 1 mm between the magnetic field concentrator and the object of testing, a field with a normal component of 2.4 T is created. The transducer has protection of the magnetization device from overheating, and the cyclic mode of operation allows for continuous performance of up to 30 measurements per minute at an ambient temperature of 20 °C. The developed magnetizing device can be used in solving a number of problems of structuroscopy, thickness measurement, flaw detection by electromagnetic-acoustic methods based on accurate measurement of the propagation time of elastic waves in the object of testing.
View/
Collections
- Т. 14, № 2[7]