Преобразователи применяют

Преобразователи

Преобразователи частоты в схемах электроники служат обычно для переноса сигнала из одного частотного диапазона в другой. Они основаны на том, что если на вход усилителя с нелинейной характеристикой подать одновременно колебания двух частот /i и /,, то на их выходе кроме колебаний этих частот будут колебания с частотами /t—/, и /1 + /:• Используя соответствующие фильтры, можно выделить на выходе преобразователя колебания с частотой /i—ft или /t -(- ft-

3.3.2 Гальваномагнитные преобразователи

Преобразователи Холла. Преобразователи Холла работают по принципу возникновения ЭДС в результате искривления пути носителей тока в металлах и полупроводниках, находящихся в магнитном поле, под действием силы Лоренца [47].

Преобразователь Холла имеет небольшие размеры по сравнению с размерами изделия и с достаточной чувствительностью может измерять напряженность магнитного поля во всех точках на поверхности изделия. Широкое распространение при измерении слабых магнитных полей получили магнитопленочные преобразователи Холла, выполненные на основе пермаллоевой пленки. Преобразователь выполняется из анизотропной пермаллоевой пленки обычно в виде квадрата или круга, размеры сторон или диаметр которого примерно равны (10 - 50) мкм, а толщина составляет несколько десятков нанометров. Две пары взаимно перпендикулярных электродов служат для подачи тока и съема сигнала- Поле рассеяния изменяет ориентацию вектора намагниченности относительно тока и вызывает появление ЭДС. В отсутствие поля рассеяния поле анизотропии возвращает вектор намагниченности в исходное состояние. У таких датчиков, имеющих входное и выходное сопротивления 10 - 15 Ом, выходной сигнал составляет 0,9 мВ при токе 20 мА. Быстрое распространение преобразователей Холла обуславливается следующими их достоинствами:

Преобразователи

Преобразователи частоты в схемах электроники служат обычно для переноса сигнала из одного частотного диапазона в другой. Они основаны на том, что если на вход усилителя с нелинейной характеристикой подать одновременно колебания двух частот fi и /г, то на их выходе кроме колебаний этих частот будут колебания с частотами fi—/2 и fa + /2- Используя соответствующие фильтры, можно выделить на вы-коде преобразователя колебания с частотой fj—/а или f: -\- /2.

трудностей, связанных с нестабильностью контакта, неэффективны. В связи с изложенным при дефектоскопии теневым методом контактные преобразователи почти не применяют: контроль ведут иммерсионным или щелевым способом. Если погружение изделия в иммерсионную ванну связано с техническими трудностями, используют локальные ванны, струйные преобразователи, преобразователи с эластичными мембранами и другие приемы стабилизации акустического контакта. Однако даже в этом случае шероховатость поверхности изделия, окалина на ней вызывают нестабильность акустического контакта.

На рис. 2.11, а, б показано влияние непараллельности поверхностей и поворота изделия на отклонение лучей. Поверхность на локальном участке расположена неперпендикулярно к оси ранее отъюстированных преобразователей, хотя поверхности изделия параллельны. Контроль выполняют иммерсионным способом. Смещение центрального луча относительно оси приемника вычисляют по формуле т = х (sin Р)св/сд. При толщине изделия 50 мм и отношении скоростей звука в изделии и иммерсионной жидкости СВ/СА « 4 угол 3 = 2° обусловит смещение т = 7 мм. Это приведет к ослаблению сквозного сигнала на 8 ... 12 дБ. Приблизительно такое же ослабление вызовет непараллельность поверхностей (рис. 2.11,6) при р = 3°. Для уменьшения ослабления сигнала по этим причинам следует использовать преобразователи с широкой диаграммой направленности; при этом, однако, исключается возможность применения теневого метода для контроля изделий сложной формы.

С учетом изложенных рекомендаций при контроле крупнозернистых материалов следует применять дефектоскоп с широким диапазоном частот для оптимизации их выбора, причем его генератор должен излучать короткие колоколообразные импульсы. В комплект прибора нужно включать PC-преобразователи, преобразователи с большим диаметром пьезоэлемента и фокусирующие. Дополнительные требования к аппаратуре изложены далее.

Для излучения и приема УЗ волн используют обычно пьезоэлектрич. (кварц, титанат бария, сульфат лития и др.) преобразователи. Преобразователи монтируют в искательных головках, служащих для поиска дефекта в контролируемом изделии. ВУЗ дефектоскопах применяют искательные головки: раздельного и совмещенного типа. В раздельных головках функции излучателя и приемника выполняют различные пьезоэлементы,в совмещенных — один и тот же. Излучение и прием УЗ волн характеризуются направленностью, к-рая тем -выше, чем больше отношение диаметра преобразователя к длине волны. Для боль-

схемой включения обмоток возбуждения либо особой конструкцией полюсов статора и якоря. По сравнению с выпрямителями сварочные преобразователи имеют более низкий КПД и менее удобны в эксплуатации ввиду наличия вращающихся частей. Преобразователи применяют только для ручной и полуавтоматической сварки. Преобразователи эффективны при сварке в монтажных условиях и на открытом воздухе.

Фокусирующими называют преобразователи, обеспечивающие концентрацию энергии акустического поля в определенной области — фокальной зоне, которая имеет вид кружка (сферическая фокусировка) или полосы (цилиндрическая фокусировка). В дальнейшем рассмотрена сферическая фокусировка, но полученные закономерности в основном справедливы также для цилиндрической фокусировки. Фокусирующие преобразователи применяют для повышения чувствительности к дефектам, точности определения их положения и размеров.

ду одинаковыми излучателем и приемником, направлена нормально к поверхности. Наклонные PC-преобразователи применяют в двух вариантах (рис. 2.8): тандем, когда излучатель и приемник расположены один за другим в плоскости падения, и дуэт, когда они расположены рядом. Угол б между проекциями акустических осей на поверхность ввода и биссектрисой называют углом разворота.

Наклонные преобразователи применяют при контроле тонких объектов, когда мертвая зона обычных прямых преобразователей мешает получению донного сигнала. Они оказываются полезными при выявлении и оценке размеров вертикально ориентированных

Накладными ВТП контролируют в основном объекты с плоскими поверхностями и объекты сложной формы. Эти преобразователи применяют также, когда требуется обеспечить локальность и высокую чувствительность контроля. Наружными проходными ВТП контролируют линейно-протяженные объекты (проволоку, прутки, трубы и т.д.); применяют их и при массовом контроле мелких изделий. Внутренними проходными ВТП контролируют внутренние поверхности труб, а также стенки отверстий в различных деталях. Проходные ВТП дают интегральную оценку контролируемых параметров по периметру объекта, поэтому они обладают меньшей чувствительностью к локальным вариациям его свойств.

Принципиальной особенностью всех разновидностей толстых пьезопреобра-зователей является то, что в режиме приема УЗК их широкополосность реализуется только если выполняется условие RC(}
Преобразователи для контроля изделий с грубой поверхностью. Изменение толщины или отсутствие слоя контактной жидкости на отдельных участках поверхности соприкосновения преобразователя с изделием является основной причиной нестабильности акустического контакта, затрудняющей контроль изделий с грубой поверхностью. Для повышения стабильности акустического контакта применяют преобразователи с протектором из эластичного материала с большим коэффициентом поглощения УЗК (типа резины или полиуретана).

ЭМА-преобразователи применяют для работы при высоких температурах. На рис. 42 приведена схема ЭМА-преобразователя, рассчитанного на длительную работу при температурах до 1300 °С. Катушка / (плоская спираль с зазором между витками 0,5 мм из проволоки тугоплавкого металла диаметром 0,3—0,5 мм) помещена на дно тигля 2 из окиси алюминия.

Электромагнитные преобразователи применяют для возбуждения колебаний механических систем в диапазоне частот от 50 до 500— 600 Гц.

Наклонные преобразователи применяют при контроле тонких объектов, когда мертвая зона обычных прямых преобразователей мешает получению донного сигнала. Они оказываются полезными при выявлении и оценке размеров вертикально ориентированных дефектов, поскольку дают возможность определить их эквивалентные и условные размеры.

Согласно данным табл. 3.4, наибольшей чувствительностью при достаточной широкополосности обладают ОППТ (вариант 4), благодаря чему эти преобразователи применяют при ультразвуковом контроле как традиционными методами, так и новыми (УЗ-спектроскопия).