К вопросу о соотношении эффективности магнитного и магнитострикционного механизмов ЭМА-преобразования в ферромагнетиках в нормальном подмагничивающем поле

Аннотация

Наиболее распространенный подход к выбору параметров при проектировании ЭМА-преобразователей в первую очередь заключается в учете лоренцева или магнитострикционного механизмов ЭМА-преобразования при их расчете. В отличие от указанного подхода здесь подробно рассмотрены и экспериментально исследованы два коллинеарно действующих механизма ЭМА-преобразования, возникающих при возбуждении ультразвуковых колебаний в ферромагнетиках в нормальном подмагничивающем поле: магнитострикционный и магнитный на основе ферромагнитного притяжения. Показаны зависимости эффективности ЭМА-преобразования для обоих механизмов от индукции подмагничивания. Установлены диапазоны значений магнитной индукции подмагничивания, при которых ЭМА-преобразование наиболее эффективно для каждого механизма. Определены факторы влияния остаточной намагниченности и внутренних напряжений, которые затрудняют расчет эффективности ЭМА-преобразователей и приводят к разбросу реальной эффективности ЭМА-преобразователей, спроектированных с использованием расчета эффекта магнитострикции. Для обеспечения высокой эффективности ЭМА-преобразования и хорошей повторяемости его параметров при проектировании ЭМА-преобразователей предложено выбирать значение индукции подмагничивания, соответствующее максимальной эффективности магнитного механизма ЭМА-преобразования

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Сыркин М.М., Щипаков Н.А. К вопросу о соотношении эффективности магнитного и магнитострикционного механизмов ЭМА-преобразования в ферромагнетиках в нормальном подмагничивающем поле. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2024, № 6 (117), с. 36--54. EDN: BAGUJF

Литература

[1] Сучков Г.М., Плеснецов С.Ю., Мещеряков С.Ю. и др. Новые разработки электромагнитно-акустических преобразователей (обзор). Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2018, № 3, с. 27--34.

[2] Бусси С., Сучков Г.М., Плеснецов С.Ю. Электромагнитно-акустические преобразователи с импульсными источниками поляризующего магнитного поля для контроля качества ферромагнитных изделий. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2020, № 1, с. 18--24.

[3] Мышкин Ю.В. Методы и средства повышения эффективности акустического контроля труб. Дис. ... канд. техн. наук. СПб, СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2020.

[4] Сучков Г.М., Петрищев О.Н., Плеснецов С.Ю. О чувствительности ультразвукового контроля поверхностными волнами, возбуждаемыми и принимаемыми электромагнитно-акустическими преобразователями (обзор, ч. 2). Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2019, № 1, с. 47--52.

[5] Петров К.В., Муравьева О.В., Мышкин Ю.В. и др. Моделирование магнитных, электрических и акустических полей проходного преобразователя для контроля цилиндрических объектов. Дефектоскопия, 2019, № 2, с. 16--24. EDN: YYTNIT. DOI: https://doi.org/10.1134/S0130308219020027

[6] Сучков Г.М., Мигущенко Р.П., Кропачек О.Ю. Портативный накладной прямой совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь для ультразвукового контроля через диэлектрические слои толщиной до 20 мм на поверхности ферромагнитных металлоизделий. Дефектоскопия, 2022, № 5, с. 13--23. EDN: BLPCRM

[7] Мужицкий В.Ф., Ремезов В.Б., Комаров В.А. К основам ЭМА толщинометрии с помощью накладных преобразователей. I. Прямое ЭМАП в нормальном поляризующем поле. Дефектоскопия, 2006, № 10, с. 40--58. EDN: HYJVCL

[8] Liu Y., Wang Y., Zhu L., et al. Optimal design of electromagnetic acoustic transducer used to generate lamb wave. Sens. Transducers, 2014, vol. 162, no. 1, pp. 29--37.

[9] Колпаков К.В., Мышкин Ю.В. Исследование влияния механических напряжений на скорость распространения SH-волн в стальном листе. Приборостроение в XXI веке -- 2021. Интеграция науки, образования и производства. Сб. матер. XVII Всерос. науч.-техн. конф. Ижевск, 2022, с. 203--207. EDN: QCJMDQ

[10] Плеснецов С.Ю., Сучков Г.М. Способ электромагнитно-акустического контроля металлических изделий без "мертвой" зоны. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2018, № 1, с. 42--46.

[11] Муравьев В.В., ред. Акустическая тензометрия и структуроскопия железнодорожных колес. Ижевск, Изд-во ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2014.

[12] Мышкин А.В. Влияние конструктивных параметров многоэлементных фазированных преобразователей на формирование акустических полей. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ижевск, ИжГТУ, 2015.

[13] Буденков Г.А., Недзвецкая О.В. Динамические задачи теории упругости. М., ФИЗМАТЛИТ, 2004.

[14] Ильясов Р.С. Электромагнитно-акустическое преобразование в магнитоупорядоченных твердых телах. Дис. ... д-ра физ.-мат. наук. Ижевск, ИжГТУ, 2002.

[15] Ильин И.В. Исследование электромагнитно-акустического метода возбуждения и приема волн Рэлея в ферромагнетиках. Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Л., ЛЭТИ, 1979.

[16] Ильясов Р.С., Бабкин С.Э., Комаров В.А. О механизмах ЭМА-преобразования волн Рэлея в ферромагнетиках при различных частотах. Дефектоскопия, 1988, № 10, с. 77--82.

[17] Алешин Н.П., ред. Методы акустического контроля металлов. М., Машиностроение, 1989.

[18] Чабанов В.Е., Жуков В.А. Расчет и проектирование электромагнитно-акустических преобразователей для ультразвукового неразрушающего контроля. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки, 2014, № 3, с. 57--73. EDN: TBTFOV

[19] Мушников А.Н. Влияние объемного напряженного состояния на магнитные характеристики конструкционных сталей. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2021.

[20] Алешин Н.П., Гобов Ю.Л., Михайлов А.В. и др. Автоматизированный ультразвуковой контроль труб большого диаметра. Дефектоскопия, 2014, № 3, с. 3--11. EDN: SHORTJ

[21] Ремизов А.Е. Повышение эффективности оценки труб магистральных газопроводов с учетом результатов стендовых испытаний сканеров-дефектоскопов. Дис. ... канд. техн. наук. М., Газпром ВНИИГАЗ, 2015.