Генератор потужних високочастотних пакетних імпульсів струму для живлення ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів

Abstract

Підвищити чутливість електромагнітно – акустичних перетворювачів можливо трьома основними методами: збільшення індукції поляризуючого магнітного поля; збільшення сили високочастотного струму в котушці індуктивності перетворювача; використанням сучасних методів обробки збуджених та прийнятих з виробу інформаційних пакетних імпульсів. Збільшення індукції магнітного поля перетворювача обмежено можливостями сучасних потужних постійних магнітів. Окрім того виникають великі складнощі при контролі феромагнітних об’єктів контролю, обумовлених великою силою протягування та налипанням окалини до перетворювача. Використання сучасних методів обробки значно ускладнює і здорожчує прилад електромагнітно-акустичного контролю. З вибраних методів підвищення чутливості найбільш прийнятне шляхом збільшення потужності високочастотних генераторів струму живлення при умові збудження пакетних імпульсів. Процес живлення перетворювача виконується в два етапи. Збуджуються потужні високочастотніімпульси струму типу «меандр», що забезпечує роботу вихідних транзисторів в ключовому режимі. Виділення потужного синусоїдального високочастотного пакетного імпульсу струму виконується безпосередньо на електромагнітно – акустичному перетворювачі, елементи якого включені в резонансний контур з малою добротністю. На основі транзисторів, включених за двотактною схемою в ключовому режимі створена малогабаритна конструкція генератора, який збуджує в електромагнітно-акустичному перетворювачі піковий струм до 800 А та напругу на перетворювачі до 3 кВ в діапазоні частот 0,3…8 МГц. Експериментально встановлено, що нова конструкція ГЗІ дала можливість підвищити амплітуду імпульсів відбитих від плоскодонної моделі дефекту діаметром 2 мм по відношенню до амплітуди завад більше ніж в 2 рази.

Повысить чувствительность электромагнитно - акустических преобразователей возможно тремя основными методами: увеличение индукции поляризующего магнитного поля; увеличение силы высокочастотного тока в катушке индуктивности преобразователя; использованием современных методов обработки возбужденных и принятых с изделия информационных пакетных импульсов. Увеличение индукции магнитного поля преобразователя ограничено возможностями современных мощных постоянных магнитов. Кроме того возникают большие сложности при контроле ферромагнитных объектов контроля, обусловленных большой силой прижатия и налипанием окалины к преобразователю. Использование современных методов обработки значительно усложняет и удорожает прибор электромагнитно-акустического контроля. Из выбранных методов повышения чувствительности наиболее приемлемым путем является увеличение мощности высокочастотных генераторов тока питания при условии возбуждения пакетных импульсов. Процесс питания преобразователя выполняется в два этапа. Возбуждаются мощные высокочастотные импульсы тока типа «меандр», что обеспечивает работу выходных транзисторов в ключевом режиме. Выделение мощного синусоидального высокочастотного пакетного импульса тока выполняется непосредственно на электромагнитно - акустическом преобразователе, элементы которого включены в резонансный контур с малой добротностью. На основе транзисторов, включенных по двухтактной схеме в ключевом режиме, создана малогабаритная конструкция генератора, который возбуждает в электромагнитно-акустическом преобразователе пиковый ток до 800 А и напряжение на преобразователе до 3 кВ в диапазоне частот 0,3 ... 8 МГц. Экспериментально определено, что новая конструкция ГЗИ позволила повысить амплитуду импульсов отраженных от плоскодонного отражателя диаметром 2 мм по отношению к амплитуде помех более чем в 2 раза.

It is possible to increase the sensitivity of electromagnetic-acoustic transducers by three main methods: increasing the induction of a polarizing magnetic field; increase in strength of high-frequency current in the inductor of the converter; using modern methods of processing information packet pulses excited and received from the product. The increase in magnetic field induction of the converter is limited by the capabilities of modern powerful permanent magnets. In addition, there are significant difficulties in monitoring ferromagnetic control samples, due to the large pressing force between the sample and the transducer and sticking of scale to the transducer. Usage of modern processing methods significantly complicates and increases the cost of electromagnetic-acoustic testing devices. Of the selected sensitivityincreasingmethods, the most acceptable way is to increase the power of highfrequency current generators under the condition of excitation of packet pulses. Power supply process of the converter is carried out in two stages. Meander type powerful high-frequency current pulses are excited, which ensures operation of the output transistors in key mode. Isolation of a powerful sinusoidal high-frequency packet current pulse is carried out directly on the electromagnetic - acoustic transducer, the elements of which are included in the resonant circuit with low quality factor. Based on the transistors switched in the push-pull circuit in the key mode, a smallsized generator design has been created that excites a peak current of up to 800 A in the electromagnetic-acoustic transducer and a voltage of up to 3 kV in the transducer in the frequency range 0.3 ... 8 MHz. It was experimentally determined that the new design of the probe pulse generator made it possible to increase the amplitude of pulses reflected from a flat-bottom reflector with a diameter of 2 mm with respect to the interference amplitude by more than 2 times.