Влияние динамического подмагничивания на эффективность электромагнитно-акустического преобразования при волноводном контроле прутков

Abstract

Недостатком электромагнитно-акустического (ЭМА) метода приема ультразвуковых колебаний является его низкая эффективность. Традиционные способы ее повышения – увеличение подмагничивающего поля. Целью данной работы являлось исследование способа повышения эффективности ЭМА преобразования с использованием изменяющегося во времени поля подмагничивания. Исследования проводились с помощью специально разработанной установки, позволяющей осуществлять подмагничивание постоянным и переменным магнитным полем (динамическое подмагничивание) синхронно с прохождением принятого импульса. Объектом исследования являлись прутки из различных марок стали диаметром 4–6 мм, в которых ЭМА методом возбуждалась симметричная нулевая мода S₀ стержневой волны (в частотном диапазоне около 40 кГц). Проведен сравнительный анализ амплитуд и форм серии импульсов многократных отражений при статическом и динамическом перемагничивании и с полным циклом перемагничивания. В результате проведенных измерений эффективности ЭМА приема при статическом и динамическом подмагничивании установлено существенное (до 5 раз) увеличение амплитуды сигнала на приемном преобразователе. В связи с тем, что на низких частотах основной вклад в механизм как возбуждения, так и приема вносит магнитострикционный эффект, можно предполагать, что использование динамического поля подмагничивания существенным образом влияет на эффективную подвижность магнитных доменов (т.е. изменяет динамическую магнитную восприимчивость материала). Установлена возможность проводить контроль при меньших значениях подмагничивающего поля, а следовательно, снизить массогабаритные размеры магнитной системы. Таким образом, в ходе проведенных исследований установлено наличие и произведена оценка величины эффекта динамического подмагничивания (увеличение амплитуды сигнала принятого ЭМА методом акустического импульса). Использование данного метода позволит повысить качество ЭМА контроля за счет создания более эффективных ЭМА преобразователей. Поскольку величина обнаруженного эффекта существенно зависит от марки стали, можно предположить его возможное применение в методах экспресс-анализа, оценки структурного и напряженного состояний.