CC BY
26
Дерябин А.А.1, Прилуцкий М.А.2, Ремизов А.Л.3, Щипаков Н.А.4 ©
'К.т.н., доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2к.т.н., доцент МГТУ им. Н.Э. Бауман; 3к.т.н., доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана; 4к.т.н., доцент кафедры МГТУ им. Н.Э. Баумана
ОСОБЕННОСТИ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ ПРОДОЛЬНОГО ТИПА, ВОЗБУЖДАЕМЫХ СИЛОЙ ЛОРЕНЦА ПРИ ДВИЖЕНИИ
ВИХРЕВЫХ ТОКОВ ПО ТРЕУГОЛЬНИКУ
Аннотация
В статье рассматриваются особенности формирования диаграммы направленности продольных волн, возбуждаемых силой Лоренца при движении вихревых токов по траектории «треугольник»
Ключевые слова: неразрушающий контроль, ультразвуковой метод, магнитное поле, сила Лоренца, диаграмма направленности, продольные волны, треугольник.
Keywords: non destructive testing, ultrasonic method, magnetic field, Lorentz force, directivity diagram, longitudinal wave, triangle.
Введение
Существуют различные геометрии сердечников, использующиеся в конструкциях электромагнитно-акустических источниках ультразвука. В работах [1-5] представлены теоретические исследования диаграмм направленности самых распространенных электромагнитно-акустических преобразователей. Для полноты исследований в этом направлении необходимо рассмотреть и нестандартные конструкции сердечников. В данной работе рассмотрен вопрос возбуждения волн сердечником треугольной формы.
Диаграмма направленности
Рис. 1. Расчетная схема
Расчет диаграммы направленности для схемы, представленной на рисунке 1, соответствует методики расчета, представленной в работах [1-5] , поэтому приводится не будет. Повторим только принцип возбуждения ультразвуковых колебаний.
Магнитное поле проводника является причиной возникновения тока i в объекте контроля. Взаимодействие i и поля подмагничивания B возбуждают ультразвуковые колебания
©© Дерябин А.А., Прилуцкий М.А., Ремизов А.Л., Щипаков Н.А., 2014 г.
в объекте контроля за счет силы Лоренца. В данном случае эффектом магнитострикции пренебрегаем для упрощения расчетов.
Расчеты, проведенные по этой схеме (рис. 1), дали следующие результаты.
1. Диаграмма направленности имеет симметричный вид (для равнобедренного треугольника), количество лепестков у которой зависит от частоты ультразвуковых волн (рис. 1 и рис. 2).
Рис.1. Поле звукового давления на глубине 2 мм, частота 1.0 МГц.
Рис.1. Поле звукового давления на глубине 2 мм, частота 2.5 МГц.
2. Расчеты показали наличие «мертвой» зоны Q (рис.1), величина которой зависит от частоты ультразвуковых колебаний.
3. Расчеты показали, что колебания частиц в правой и левой частях диаграммы происходят в противофазе. Этот факт объясняется направленностью силы Лоренца.
Значение величины мертвой зоны Q, количества лепестков, углов расхождения центральных лучей диаграммы не приведен, так как эти величины зависят от многих факторов (геометрических характеристик треугольника, частоты волны, расположения треугольника относительно магнитного поля) и их можно рассчитать для конкретной задачи при помощи специальной программы.
Литература
1. Дерябин А.А., Ремизов А.Л., Прилуцкий М.А. Диаграмма направленности электромагнитно -акустических источников, работающих на эффекте силы Лоренца // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.-2013.- №11.- С. 90 - 93.
2. Дерябин А.А., Ремизов А.Л., Прилуцкий М.А. Влияние размеров и местоположения дефектов на распределение энергий в диаграмме направленности электромагнитно - акустических преобразователей // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.-2013.- №11.- С. 94 - 98.
3. Дерябин А.А., Прилуцкий М.А., Ремизов А.Л., Щипаков Н.А. Влияние дополнительного подмагничивания на направление магнитострикции при элетромагнитно-акустическом возбуждении ультразвуковых волн. преобразователей // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.-2014.- № 2.- С. 33 - 36.
4. Дерябин А.А., Прилуцкий М.А., Ремизов А.Л., Щипаков Н.А. Особенности диаграммы направленности электромагнитно-акустического преобразователя с продольным расположением проводников и вертикальным подмагничиванием. // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.-2014.- № 3.- С. 44 - 47.
5. Дерябин А.А., Прилуцкий М.А., Ремизов А.Л., Щипаков Н.А. Расчет угла наклона лепестка, формирующего объемные волны, диаграммы направленности электромагнитно-акустического преобразователя с продольным расположением проводников и вертикальным подмагничиванием. // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.-2014.- № 4.- С. 75 - 77.
