ДІАГРАМА СПРЯМОВАНОСТІ ПРЯМОГО СУМІЩЕНОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНО-АКУСТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА В ІМПУЛЬСНОМУ РЕЖИМІ

Олексій Бороденко; Григорій Сучков; Павло  Яковлєв

doi:10.20998/2413-4295.2026.02.07

Автор(и)

Олексій Бороденко ТОВ "Іпріс-Профіль", Україна
Григорій Сучков Національний технічний університет "Харківський Політехнічний Інститут", Україна
Павло Яковлєв Національний технічний університет "Харківський Політехнічний Інститут", Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2026.02.07

Ключові слова:

металовиріб; ультразвуковий; контроль; електромагнітно-акустичний; діаграма спрямованості

Анотація

В Україні виробляються і експлуатуються великі об’єми металопродукції різного призначення, в тому числі критичних для функціювання промисловості і господарства. Якість такої продукції в значній мірі забезпечується використанням ультразвукових методів контролю. Робота ультразвукових дефектоскопів і товщиномірів може забезпечувати надійність контролю у випадку відповідності отриманих результатів дійсності. Одним із факторів, що суттєво впливає на результат контролю є діаграма спрямованості ультразвукового перетворювача, який формує ультразвукове поле в об’ємі металовиробу. Ультразвукове поле повинно бути вузьким, мати мінімальні бокові пелюстки по відношенню до центрального робочого променя тощо. Такі вимого характерні як для традиційних контактних сенсорів, так і для електромагнітно-акустичних перетворювачів. Діаграми спрямованості для прямих суміщених електромагнітно-акустичних перетворювачів на цей час вивчені недостатньо. Тому в виконаних дослідженнях в спрощеному вигляді розроблена фізико – математична модель перетворення імпульсів квазімагнітного та пакетного електромагнітного полів в ультразвукові імпульси в поверхневому шарі феромагнітного об’єкта контролю. Визначена формула для розрахунків ультразвукового поля в металевому напівпросторі. Встановлено, що для збудження вузької діаграми спрямованості ультразвукового поля значної інтенсивності центрального променя і з незначними бічними пелюстками необхідно високочастотну котушку індуктивності електромагнітно-акустичного перетворювача виконувати в вигляді періодичної структури. Моделюванням показано, що в порівнянні з традиційними підходами отриманий результат практично не має бокових пелюсток у створеному в металі ультразвуковому полі. Результати моделювання було перевірено експериментально на феромагнітних зразках в вигляді напівциліндрів радіусами 90, 70, 50 і 30 мм, для чого було створено дослідний стенд. Встановлено, що в експериментальних результатах, в порівнянні з отриманими при моделюванні, при всіх досліджених зразках діаграма спрямованості має більш гострий характер. При цьому бічних пелюсток ультразвукового поля в рамках чутливості приладів ультразвукового стенду не встановлено. Це говорить про перспективність використання імпульсних електромагнітно-кустичних перетворювачів для контролю феромагнітних металовиробів в різних областях промисловості.

Посилання

Цапенко В. К., Куц Ю. В. Основи ультразвукового неруйнівного контролю: підручник. Київ, 2010. 448 с.

Карпаш М.О., Рибіцький І.В., Котурбаш Т.Т., Бондаренко О.Г., Карпаш О.М. Акустичний контроль конструкцій та устаткування у нафтогазовій галузі. Монографія. – Видавництво: ІФНТУНГ, 2012. – 420 с.

Лютак З.П., Лютак І.З. Технологія акустичного контролю нафтогазового обладнання. Видавництво: ІФНТУНГ, 2015. 417 с.

Десятніченко О. В. Електромагнітно-акустичний товщиномір для контролю металовиробів з діелектричними покриттями: дис. канд. техн. наук: 05.11.13. Харків, 2015. 172 с.

Liang, C.–H. Inequality condition for grating lobes of planar phased array / C.–H. Liang, L. Li, X.–J. Dang // Progress In Electromagnetics Research B. – 2008. – Vol. 4. – P. 101–113.

Ванджура, А. Р., Лисенко Ю. Ю. Автоматизований ультразвуковий контроль рейок. XVIII Науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених “Ефективність та автоматизація інженерних рішень у приладобудуванні”, 06-07 грудня 2022 р, м. Київ, Україна: збірник праць конференції. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. – С. 202-205.

Плєснецов С.Ю. Розвиток методів та засобів для електромагнітно-акустичного контролю стрижневих, трубчастих та листових металовиробів: автореф. дис. д-ра техн. наук. Харків, 2021. 40 с.

Мигущенко Р.П., Сучков Г.М., Петрищев О.М., Болюх В.Ф., Плєснецов С.Ю., Кочерга А.І. Інформаційно-вимірювальні електромеханічні перетворювачі для оцінки якості поверхні феромагнітних металовиробів ультразвуковими хвилями Релея // Технічна електродинаміка. – 2017. – № 2. – С. 70–76.

Jianpeng He, Steve Dixon, Samuel Hill, Ke Xu. A New Electromagnetic Acoustic Transducer Design for Generating and Receiving S0 Lamb Waves in Ferromagnetic Steel Plate. Sensors, 2017, vol. 17(5), pp. 10−23. https://doi.org/10.3390/s17051023

Suchkov G.M., TaranenkoYu.K., Khomyak Yu.V. A Non-Contact Multifunctional Ultrasonic Transducer for Measurements and Non-Destructive Testing // Measurement Techniques, 2016, №12, Volume 59, Issue 9, pp 990–993. DOI:10.1007/s11018-016-1081-3

Boughedda H., Hacib T., Chelabi M., Acikgoz H., Le Bihan Y. Electromagnetic Acoustic Transducer for cracks detection in conductive material. 2015. 4th International Conference on Electrical Engineering (ICEE). Pages: 1–4. DOI:10.1109/INTEE.2015.7416717.

Сучков Г.М., Ноздрачова К.Л., Хащина С.В., Глоба С.М. Спосіб ультразвукового контролю виробів широкосмуговим електромагнітним перетворювачем. Патент на корисну модель № 71700, G01N29/04. Зявл. 28.12.2011 №u2011 15525, опубл. Бюл №14. 25.07.2012.

Сучков Г.М. Розвиток теорії і практики створення приладів для електромагнітно-акустичного контролю металовиробів: автореф. дис. докт. техн. наук. Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. 521 с.

Сучков Г.М., Донченко А.В. Удосконалення електромагнітно-акустичних перетворювачів для ультразвукового контролю якості феромагнітних металовиробів. Тези доповіді Міжнародної наукової інтернет- конференції «Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення (випуск 74). 6–7 лютого 2023 р., м. Тернопіль – м. Переворськ (Польща).

G. M. Suchkov, V.F. Bolyukh, A.I. Kocherga, R.P. Mygushchenko, O. Yu. Kropachek, Increasing the efficiency of the surface-mounted ultrasonic electromagnetic-acoustic transducer due to the magnetic field source. Технічна електродинаміка. № 2, 2023, с. 3–8. DOI:https:// doi.org/10.15407/techned2023.02.003

Salam Bussi, Suchkov G., Mygushchenko R., Kropachek O., Plesnetsov S. Electromagnetic-acoustic transducers for ultrasonic measurements, testing and diagnostics of ferromagnetic metal products // Ukrainian Metrological Journal, 2019, No.4, pp. 41−49. https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2019.195956

www.ultracon-service.com.ua

https://cpdk.com.ua/service/ultrazvukovyj-kontrol

Укрінтех https://ukrintech.com.ua/ultrazvukovij-kontrol

ТОВ «ХІМЛАБОРРЕАКТИВ https://industry.hlr.ua/nodestructtest/ultrasonic-flaw-detection/ultrasonic-phased-array-method/

Olympus Ukraine https://www.olympus.ua

https://sonatest.com/

https://www.hitachienergy.com/about-us/company-profile/country-and-regional-information/ukraine