Еlectromagnetic-acoustic transducers for ultrasonic measurements, control and diagnostic of metal products

Abstract

An effective type of ultrasonic method is the electromagnetic-acoustic method, especially in determining the quality of ferromagnetic products. The main factor determining the efficiency of using electromagnetic-acoustic transducers is the magnitude of the induction of a polarizing magnetic field, which is determined by the source. The studies carried out in the framework of this activity were aimed at solving the problems of high-quality measuring testing of metal products from ferromagnetic materials by electromagnetic-acoustic transducers. The requirements are formulated for a pulsed source of a polarizing magnetic field, inductors, and core as part of electromagnetic-acoustic transducers. Taking into account the requirements, structural solutions have been proposed for constructing electromagnetic-acoustic transducers with a flat two-window inductor and a flat high-frequency inductor. Experimental studies aimed at improving ultrasonic electromagnetic-acoustic transducers with pulsed magnetic field sources have been performed. The possibility of providing the sensitivity of new transducers with thickness measurement, measuring control and diagnostics is shown. Technical solutions are proposed that reduce the effect on ultrasonic pulses of the received Barkhausen noise and coherent interference from the magnetostrictive conversion of electromagnetic energy into ultrasonic. The efficiency of using electromagnetic-acoustic transducers with a pulsed polarizing magnetic field is shown for measuring quality control of ferromagnetic products made by rolling, stamping and the like.

Ультразвукові методи дуже поширені при вимірюваннях, контролі та діагностиці. Ефективним різновидом ультразвукового методу є електромагнітно-акустичний метод, особливо при визначенні якості феромагнітних виробів. Основним фактором, який визначає ефективність використання електромагнітно-акустичних перетворювачів, є величина індукції поляризуючого магнітного поля, яка визначається джерелом. Дослідження, виконані в межах цієї роботи, спрямовані на вирішення проблем якісного вимірювального контролю металовиробів із феромагнітних матеріалів електромагнітно-акустичними перетворювачами. Сформульовано вимоги до імпульсного джерела поляризуючого магнітного поля у складі електромагнітно-акустичних перетворювачів, котушки індуктивності, осердя. З урахуванням вимог запропоновано конструктивні рішення для побудови електромагнітно-акустичних перетворювачів із плоскою двовіконною котушкою індуктивності та плоскою високочастотною котушкою індуктивності. Виконано експериментальні дослідження, спрямовані на вдосконалення ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів з імпульсними джерелами магнітного поля. Показано можливість забезпечення чутливості нових перетворювачів при товщинометрії, вимірювальному контролі та діагностиці. Запропоновано технічні рішення, які зменшують вплив на ультразвукові імпульси, що приймаються, шумів Баркгаузена та когерентних завад від магнітострикційного перетворення електромагнітної енергії в ультразвукову. Досліджено вплив форми осердя, кількості витків котушки, характеристик формування магнітного поля на завади в сигналі, що генерується та приймається електромагнітно-акустичним перетворювачем. Показано ефективність використання електромагнітно-акустичних перетворювачів з імпульсним поляризуючим магнітним полем при вимірювальному контролі якості феромагнітних виробів, виготовлених прокаткою, штампуванням тощо.

Ультразвуковые методы широко распространены при измерениях, контроле и диагностике. Эффективным видом ультразвукового метода является электромагнитно-акустический метод, особенно при определении качества ферромагнитных изделий. Исследования, выполненные в рамках данной работы, направлены на решение проблем качественного измерительного контроля металлоизделий из ферромагнитных материалов электромагнитно-акустическими преобразователями. Выполнены экспериментальные исследования, направленные на совершенствование ультразвуковых электромагнитно-акустических преобразователей с импульсными источниками магнитного поля. Показана возможность обеспечения чувствительности новых преобразователей при толщинометрии, измерительном контроле и диагностике. Предложены технические решения, которые уменьшают влияние на ультразвуковые импульсы принимаемых шумов Баркгаузена и когерентных помех от магнитострикционного преобразования электромагнитной энергии в ультразвуковую. Исследовано влияние формы сердечника, количества витков катушки, характеристик формирования магнитного поля на помехи в сигнале, который генерируется и принимается электромагнитно-акустическим преобразователем. Показана эффективность использования электромагнитно-акустических преобразователей с импульсным поляризующим магнитным полем при измерительном контроле качества ферромагнитных изделий, изготовленных прокаткой, штамповкой и т. п.