Добірка наукової літератури з теми "Ультразвуковий генератор"

Ультразвуковые колебания широко используются в науке, а также в различных отраслях промышленности и в медицине. При использовании ультразвуковых генераторов на основе пьезокерамических преобразователей возникает задача поддержания мощности пьезокерамического преобразователя на заданном уровне. В данной статье разработан модифицированный алгоритм регулировки мощности пьезокерамического преобразователя на основе петли фазовой автоподстройки частоты. Отличие нового алгоритма заключается в том, что петля регулирования мощности включена в петлю фазовой автоподстройки частоты. На базе алгоритма синтезирована структурная схема и выполнена микропроцессорная реализация ультразвукового генератора (создан макет). Предварительные лабораторные испытания макета показали, что новый алгоритм позволяет компенсировать влияние возмущающих воздействий и эффективно управлять параметрами сигналов. Применение двухконтурной системы регулирования значительно расширяет диапазон перестройки резонансной частоты задающего генератора. По результатам испытаний разработанный алгоритм может быть рекомендован для использования в ультразвуковых аппаратах различного назначения.

В данной статье описаны теоретические преимущества и процесс использования акустической кавитации в производстве пищи, являющаяся одной из важнейших сфер деятельности человека. Также присутствует общая информация о таких понятиях, как кавитация, ультразвук и ультразвуковые частоты. Кроме того, в статье говорится о том, как основные компоненты (генератор электрической энергии, преобразователь и передатчик) ультразвуковой системы обработки способны применяться в данной индустрии. В добавок к вышеперечисленному, в статье раскрыты технологии, химические реакции и физические явления, которые играют немаловажную роль как и в процессе акустической кавитации, так и в определении состава, в выдержке и в производстве некоторых пищевых продуктов, и названы страны, которые имеют оборудования, используемые для осуществления таких задач.

Актуальность исследований обусловлена отсутствие единого подхода к обеспечению ультразвукового воздействия с максимальной эффективностью при реализации различных технологических процессов в жидкодисперсных средах. Целью исследований является выявление условий обеспечения оптимальных режимов реализация различных технологических процессов под действием ультразвуковых колебаний в средах с преимущественно жидкой фазой с учетом особенностей, связанных с формированием ультразвуковых колебаний, их введением в различные по свойствам среды и реализацией самого воздействия с максимальной эффективностью. В качестве объекта исследований выступают ультразвуковые технологические аппараты для воздействия в режиме «развитой» кавитации с целью интенсификации технологических процессов в дисперсных средах с преимущественно жидкой фазой. В результате исследований на основе анализа формирования «развитой» кавитации выявлены наиболее эффективные режимы формирования колебаний, их введения в обрабатываемые среды и обеспечения максимально эффективного кавитационного воздействия, обеспечивающего заданные преобразования структуры и свойств обрабатываемых сред при воздействии на ограниченные и «безграничные» технологические объемы, воздействии в режиме стоячей волны и воздействии в тонких слоях жидкости. Проведенные исследования позволили выработать и рекомендовать для практического применения общий алгоритм управления ультразвуковым воздействием при реализации технологических процессов в дисперсных средах с преимущественно жидкой фазой за счет непрерывного изменения в режиме реального времени частоты и уровня напряжения электронного генератора, питающего ультразвуковую колебательную систему. The relevance of research is due to the lack of a unified approach to providing ultrasonic exposure with maximum efficiency in the implementation of various technological processes in liquid-dispersed media. The aim of the research is to identify the conditions for ensuring optimal modes for the implementation of various technological processes under the action of ultrasonic vibrations in media with a predominantly liquid phase, taking into account the peculiarities associated with the formation of ultrasonic vibrations, their introduction into media of different properties and the implementation of the action itself with maximum efficiency. The object of research is ultrasonic technological devices for exposure in the "developed" cavitation mode in order to intensify technological processes in dispersed media with a predominantly liquid phase. As a result of studies based on the analysis of the formation of "developed" cavitation, the most effective modes of formation of oscillations, their introduction into the processed media and provision of the most effective cavitation effect, providing the specified transformations of the structure and properties of the processed media when exposed to limited and "unlimited" technological volumes, exposure in a standing wave mode and exposure to thin layers of liquid. The studies carried out made it possible to develop and recommend for practical application a general algorithm for controlling ultrasonic action in the implementation of technological processes in dispersed media with a predominantly liquid phase due to a continuous change in real time of the frequency and voltage level of the electronic generator supplying the ultrasonic oscillatory system.

Enhancing water purification processes is provided by various methods including physical ones, in particular, exposure to ultrasonic vibrations. The change in the dynamic viscosity of water affects the rate of deposition of particles in the aquatic environment which can be used in natural and wastewater treatment. At the Department Water Supply and Wastewater Disposal of the National Research Moscow State University of Civil Engineering experimental studies were conducted under laboratory conditions to study the effect of ultrasound on the change in the dynamic viscosity of water. A laboratory setup has been designed consisting of an ultrasonic frequency generator of the relative intensity, a transducer (concentrator) that transmits ultrasonic vibrations to the source water, and sonic treatment tanks. Experimental studies on the impact of the ultrasonic field in the cavitation mode on the dynamic viscosity of the aqueous medium were carried out the exposure time was obtained to achieve the maximum effect.Интенсификация процессов очистки воды осуществляется с помощью различных методов, в том числе и физических, в частности воздействием ультразвуковых колебаний. Изменение динамической вязкости воды влияет на скорость осаждения частиц в водной среде, что может быть использовано в процессах очистки природных и сточных вод. На кафедре Водоснабжение и водоотведение Национального исследовательского Московского государственного строительного университета в лабораторных условиях проведены экспериментальные исследования по изучению влияния ультразвука на изменение динамической вязкости воды. Разработана схема лабораторной установки, состоящая из генератора ультразвуковых частот с соответствующей интенсивностью, преобразователя (концентратора), передающего ультразвуковые колебания в исходную воду, и емкости для озвучивания. Выполнены экспериментальные исследования по влиянию ультразвукового поля в режиме кавитации на динамическую вязкость водной среды, получено время экспозиции для достижения максимального эффекта.

Статья посвящена разработке методов формирования акустических зондирующих импульсов в задачах ультразвуковой томографии. Обратная задача формирования акустических зондирующих импульсов рассматривается в рамках линейной модели. Эта задача является некорректной и требует использования регуляризирующих алгоритмов. Для численного решения использована тихоновская схема регуляризации. Разработанные алгоритмы протестированы на решении модельных задач и с помощью специально поставленного эксперимента, в котором акустический тракт включает в себя цифровой генератор импульсов, усилитель, источник акустического излучения, акустический детектор, предусилитель и аналого-цифровой преобразователь. Экспериментально подтверждены как адекватность линейной модели, так и высокая эффективность предложенных алгоритмов. This paper is concerned with developing the methods of forming acoustic sounding pulses in ultrasound tomography applications. The inverse problem of forming acoustic sounding pulses is considered in the framework of linear models. This problem is ill-posed and requires the use of regularizing algorithms. Tikhonov's regularization scheme is used to solve the problem numerically. The developed algorithms are tested on model problems as well as on experimental data. In the experimental setup, the acoustic path includes a digital waveform generator, an amplifier, an ultrasound emitter, a hydrophone with a preamplifier, and an analog-digital converter. The applicability of the linear model and the efficiency of the proposed algorithms are substantiated experimentally.

Для вивчення впливу експериментального гіпотиреозу на стан неспецифічної і специфічної ланок імунного захисту у щурів з гострою травмою мʼяких тканин ясен було проведено НСТ-тест, визначено показники клітинної ланки імунної системи (CD4, CD8), а також досліджено вміст IgG, IgМ і IgА у сироватці крові на аналізаторі Stat FAX (USA). Мета – вивчити особливості неспецифічної і специфічної ланок імунного захисту у щурів з гострим пародонтитом на тлі гіпотиреозу. Матеріал і методи. Гіпотиреоз у щурів викликали уведенням мерказолілу в дозі 25 мг/кг протягом 21 доби. Контроль здійснювали за рівнями тироксину, трийодтироніну і тиреотропного гормону, а також за масою тварин і їх руховою активністю. До групи порівняння входили тварини, яким мерказоліл не вводили. Вплив гіпотиреозу на перебіг запального процесу при пародонтиті вивчали на моделі запалення, викликаного гострою травмою м'яких тканин ясен. Тваринам під тіопенталовим наркозом (30 мг/кг) з губної сторони до тканин пародонта нижнього різця підводили робочу головку ультразвукового генератора – випромінювач від ультразвукового скейлера ART (Великобританія), і здійснювали однократний направлений вплив коливаннями ультразвукової частоти при наступних параметрах впливу: частота коливань 50 кГц, потужність випромінювання 1,2 Вт∙см² при експозиції впливу 60 с. Операцію проводили на 14 добу після першого введення мерказолілу. Через 1 і 8 діб після операції щурів декапітували під тіопенталовим наркозом (50 мг/кг). Групами порівняння були тварини з експериментальним гіпотиреозом і щури з гострою механічною травмою м'яких тканин ясен. Контролем служив матеріал від інтактних тварин. Результати. Запалення у щурів з гострою травмою ясен на тлі гіпотиреозу призводило до збільшення вмісту активних нейтрофілів у периферійній крові, зниження CD-4-лімфоцитів, порушення співвідношення основних субпопуляцій лімфоцитів (CD-4 і CD-8), що супроводжується достовірним зниженням імунорегуляторного індексу, пригніченням секреції IgG, IgМ і IgА на системному рівні. Висновки. В еутиреоїдних щурів спостерігали нормальний перебіг запального процесу із переважанням зростання Т-хелперів над рівнем цитотоксичних Т-лімфоцитів і, відповідно, зростанням імунорегуляторного індексу. Виявлена недостатність клітинної ланки імунної відповіді відображає посилення взаємного негативного впливу запального процесу в пародонті і системних порушень імунного захисту за умов супутнього дефіциту гормонів щитоподібної залози. За умови модельованого гострого пародонтиту на тлі гіпотиреозу вже на 1 добу відмічалося пригнічення гуморальної ланки імунної системи, яке характеризувалось достовірним зниженням імуноглобулінів усіх класів.

Заключительным этапом производства хлеба является охлаждение. В целях ускорения процесса охлаждения свежеиспеченного хлеба без снижения качественных показателей готовой продукции предложен устройство для интенсификации охлаждения хлеба в особых условиях УОХ2. Принцип работы УОХ2 основан на использовании метода термостимуляции хлеба при отрицательном давлении вакуума в поле ультразвука в импульсном режиме и принудительной конвекции. Сущность технического решения заключается в резком снижении температуры мякиша за счет использования капиллярного эффекта, образующегося внутри мякиша и обеспечивающего сокращение усушки. Термостимуляция свежеиспеченного хлеба достигается за счет синергии эффектов отрицательного давления вакуума (0,05 МПа и ниже) и ультразвукового поля (интенсивность I4,05,0 Вт/см2, звуковое давление до 145 дБ). Конструкция шкафа (рисунок 1) содержит теплоизолированую камеру охлаждения, вакуумирующий компрессор, ультразвуковой генератор с ультразвуковым излучателем, воздухораспределительную систему, а также автоматизированную систему управления. Новизной технического решения является применение синергии эффектов отрицательного давления вакуума (0,05 МПа и ниже), ультразвукового поля (интенсивность 4,05,0 Вт/см2) для ускорения процесса охлаждения свежеиспеченного хлеба в полевых условиях без снижения качественных показателей и больших потерь при усушке. Практическая значимость технического решения заключается в значительном сокращении (в 57 раз) времени и обеспечении возможности выдачи готовой продукции потребителям без снижения качественных показателей. При этом не требуется дополнительного помещения для хранения готовой продукции. Предложенное техническое решение, в отличие от существующего способа отличается тем, что обеспечивает сокращение сроков охлаждения хлебобулочных изделий снижение усушки готовых изделий на 30 , резкое замедление процессов образования микрофлоры в готовых изделиях. Следствием этого является увеличение времени хранения готовой продукции в 23 раза и сокращение потребности в складских помещениях и стеллажном оборудовании на 3847 .

Разработана хлебопекарная печь электрическая с использованием ультразвука в импульсном режиме ХПЭ-ИУЗ. Принцип работы устройства основан на использовании периодического воздействия на тестовые заготовки ультразвуком внутри пекарной камеры. Применение в процессе тепловой обработки тестовых заготовок пульсирующего ультразвука позволяет интенсифицировать тепло- и массообмен внутри них, а также перераспределить тепловые потоки внутри пекарной камеры. В конструкцию хлебопекарной печи ХПЭ включен ультразвуковой аппарат для газовых сред УЗАГС-0,6/22-О, обеспечивающий генерацию ультразвука. Импульсный ультразвуковой генератор работает в режиме коротких импульсов и повышает интенсивность воздействия УЗ на тестовую заготовку в 2–3 раза при более низких температурах газовой среды внутри пекарной камеры без деформации (повреждения) нутриентов – белков, углеводов, витаминов и пр. перегревом, что снижает образование канцерогенных веществ в готовых изделиях. Новизна конструктивного решения в том, что поле импульсного ультразвука и тепловая энергия ТЭН пекарной камеры обеспечивают интенсификацию процесса выпечки и повышение качественных показателей готовой продукции при работе в автономном режиме. Новое конструктивное решение позволило сократить расход удельной тепловой энергии на единицу готового продукта на 18–24% и время тепловой обработки на 20–25% при сохранности ароматических веществ и витаминов в готовой продукции. Разработанное техническое решение обеспечивает выпечку хлеба при снижении температуры газовой среды на 10–30°С, повышение КПД на 25–30%. Accelerating the production of bread at low temperatures, without compromising quality indicators is a priority in the military baking. To implement this task, an electric baking oven using pulsed ultrasound has been developed. The principle of operation of the device is based on the use of periodic exposure to the test billet ultrasound inside the baking chamber. Processing of test pieces with pulsating ultrasound allows to intensify heat and mass transfer inside them, as well as to redistribute the heat flow inside the baking chamber. The design of the proposed furnace provides for the inclusion in her set of ultrasonic device for gaseous media UZAGS-0,6/22-O to ensure the generation of ultrasound. The pulse ultrasonic generator operates in the mode of short pulses, which allows to increase the intensity of ultrasonic action on the test billet by 2–3 times at lower temperatures of the gas medium inside the baking chamber, without deformation (damage) of nutrients (proteins, carbohydrates, vitamins, etc.) by overheating. This reduces the formation of carcinogens in finished products. The novelty of the design solution lies in the fact that the field of pulsed ultrasound and thermal energy of the heating elements of the baking chamber provide intensification of the baking process and improve the quality of the finished product in standalone mode. As a result of the experimental study, the following results were obtained: the specific heat consumption per unit of finished product was reduced by 18–24%; heat treatment time has been reduced 20–25% with preservation of aromatic substances and vitamins in the finished product; the technical solution provides baking bread with a decrease in the temperature of the gaseous medium by 10–30°C; the efficiency is increased by 25–30%.

Пиростаннат висмута Bi2Sn2O7 при комнатной температуре находится в нецентросимметричной моноклинной структуре (α-фазе) с двумя взаимопроникающими оксидными подрешетками общего состава A2B2O6O′, где А и В – катионы металлов. Подрешетка B2O6 состоит из BO6 октаэдров, соединенных вершинами, образуя шестигранные кольца. В подрешетке A2O′ катион А тетраэдрически координирован анионами O′ с линейными связями O′-A−O′. При повышении температуры, Т=412 К, пиростаннат висмута переходит в β-фазу, нецентросимметричную кубическую структуру с удвоенной элементарной ячейкой. Переход α→β имеет ферроэлектрическую природу. С повышением температуры реализуется фазовый β→γ переход второго рода при 953 К в γфазу с кубической структурой. Цель данной работы является установление возможных фазовых переходов при низких температурах, вызванных замещением олова ионами железа. Исследования Bi2(Sn1-xFex)2O7, х=0, 0.1, 0.2 методом ИК-спектроскопии выполнены на ИК Фурье спектрометре ФСМ 2202 со спектральным разрешением 1 см-1 в температурном диапазоне 80- 500 К и интервале частот 400-7000 см-1 на таблетках диаметром 13 мм в матрице KBr. Акустические свойства измерялись на таблетках двумя пьезодатчиками, один из которых являлся генератором, другой приемником ультразвуковых волн. Время прохождения звука составляло τ=10-6 секунд при частоте 5 МГц, толщина образца 0.4 см. Коэффициент затухания звуковой волны рассчитывался по формуле:ߙ ൌ ௟௡ቀೆభ ೆమ ቁ ௗ , где U1 и U2 амплитуды напряжения, регистрируемых генератором и приемником колебаний, d – толщина таблетки. С ростом концентрации замещающего иона в ИК-спектрах наблюдаются изменения частот фононных мод. При максимальном замещении ионов олова железом (х=0.2) обнаружен низкотемпературный переход типа смещения при 140 К, связанный со смягчением и расщеплением растягивающей моды Bi-Oꞌ колебаний. Этот переход сопровождается сжатием кристаллической решетки и максимумом в температурной зависимости коэффициента теплового расширения. В интервале температур 230-280 К обнаружен ряд фазовых переходов, связанных с поэтапным переходом из моноклинной кристаллической структуры в низшую триклинную, в следствии стохастического распределения ионов железа по образцу. Переход сопровождается смягчением растягивающей моды октаэдров, максимумами в температурной зависимости коэффициента теплового расширения и скорости затухании звука. Замещение ионов олова ионами железа приводит размытому фазовому переходу из моноклинной структуры в тригональную в интервале температур 330-440 К, сопровождающейся смягчением растягивающих мод колебаний кислородных октаэдров и максимумами температурной зависимости затухания звука.

Метою дослідження є розробка електронного УЗ генератора з системою фазового автопідстроювання частоти для ультразвукових технологічних апаратів. Робота присвячена розробці електронного УЗ генератора із системою ФАПЧ. На сьогоднішній день, дана тема є актуальною, тому що УЗ генератори застосовуються в різних сферах діяльності. В роботі проведено аналіз сучасних УЗ генераторів, а також дослідження принципу роботи та побудови електронних генераторів. В даній роботі було спроектовано схему принципову та на основі даної схеми розроблено конструкцію друкованої плати УЗ генератора із системою ФАПЧ. Об’єктом дослідження є УЗ електронних генератор. Предметом дослідження є система фазового автопідстроювання частоти. Результатом роботи є: дослідження принципу роботи та будови електронних генераторів; розробка структурної схеми генератора; дослідження та реалізація схемних рішень системи фазового автопідстроювання частоти; Галузь застосування: ультразвукові технологічні апарати для різних сфер промисловості.
The aim of the research is to develop an electronic ultrasonic generator with a phase auto-alignment system for ultrasonic technological devices. The work is devoted to the development of an electronic ultrasonic generator with a PLL system. Today, this topic is relevant because US generators are used in various fields. The analysis of modern ultrasonic generators, as well as the study of the principle of operation and construction of electronic generators. In this work, the basic scheme was designed and on the basis of this scheme the design of the PCB of the ultrasonic generator with the PLL system was developed. The object of study is the ultrasonic electronic generator. The subject of the research is the system of phase auto-alignment. The result is: • research of the principle of operation and structure of electronic generators; • development of the structural scheme of the generator; • research and implementation of circuit solutions of the phase auto-alignment system; Field of application: ultrasonic technological devices for various industries.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 «Прилади і методи контролю та визначення складу речовин» – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Дисертація присвячена розробці нових ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів з джерелом імпульсного поляризуючого магнітного поля, методів підвищення чутливості контролю та діагностики металовиробів з використанням перетворювачів такого типу. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів контролю та діагностики електромагнітно-акустичним методом [1–3] феромагнітних і електропровідних або тільки електропровідних виробів в умовах дії постійних та імпульсних поляризуючих магнітних полів з урахуванням наявності когерентних завад різного типу, технічного рівня сучасних електромагнітно – акустичних перетворювачів, схемотехнічних рішень засобів їх живлення, прийому з виробів ультразвукових імпульсів та їх обробки, визначення відомих переваг, недоліків та можливостей використання в дослідженнях і розробках. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження: розробка електромагнітно-акустичного перетворювача у вигляді спрощеної одновиткової моделі [4] джерела магнітного поляризуючого поля з феромагнітним осердям та високочастотною котушкою, яка розміщена між осердям та металовиробом; шляхом моделювання [5] розподілення індукції поляризуючого магнітного поля на торці осердя джерела магнітного поля та в поверхневому шарі як феромагнітного так і неферомагнітного металовиробу визначено особливості розташування високочастотної котушки індуктивності під джерелом магнітного поля для ефективного збудження зсувних ультразвукових імпульсів (в центральній частині торця феромагнітного осердя) або поздовжніх ультразвукових імпульсів (біля периферійної частини торця феромагнітного осердя) [6]. Збільшення кількості витків котушки намагнічування при наявності феромагнітного осердя призводить до значного збільшення часу перехідних процесів при включенні живлення імпульсного джерела поляризуючого магнітного поля і при його виключенні. В результаті час дії імпульсу живлення збільшується до 1 мс і більше, що призводить до збільшення сили притягування ЕМАП до феромагнітного виробу, додаткових втрат електроенергії, погіршенню температурного режиму перетворювача. Для зменшення часу дії імпульсу живлення джерела магнітного поля необхідно зменшувати кількість витків котушки намагнічування, але це призводить до зменшення величини магнітної індукції навіть при наявності феромагнітного осердя. В результаті раціонального вибору конструкції джерела магнітного поля встановлена необхідність виконання його котушки намагнічування плоскою двовіконною трьохвитковою і виготовляти з високоелектропровідного високотеплопровідного матеріалу [7-9]. Осердя повинно бути розміщено в вікнах котушки намагнічування тільки торцями. В результаті час дії імпульсу намагнічування зменшено до 200 мкс, що достатньо для контролю виробів товщиною до 300 мм. Високочастотна котушка індуктивності виконана з двома лінійними робочими ділянками, які розташовуються під вікнами котушки намагнічування [9]. При протилежних напрямках високочастотного струму в цих робочих ділянках в поверхневому шарі виробу збуджуються синфазні потужні імпульси зсувних ультразвукових хвиль. При цьому відношення збуджуваних амплітуд зсувних та поздовжніх імпульсів перевищує 30 дБ. Тобто когерентні імпульси поздовжніх хвиль при контролі луна методом практично не будуть впливати на результати діагностики феромагнітних виробів. Розроблені варіанти конструкцій електромагнітно-акустичних перетворювачів з одновитковими [7], двовитковими [8] та трьохвитковими [9] котушками намагнічування джерела імпульсного поляризуючого магнітного поля. При одновитковій котушці [7] перехідні процеси при включенні імпульсу живлення мінімальні. Проте необхідно збуджувати в котушці струм з силою в кілька кА, що ускладнює температурний режим перетворювача та апаратуру живлення. При трьохвитковій котушці [9] намагнічування амплітуда донних імпульсів по відношенню до амплітуди завад перевищує 24 дБ, що дозволяє проводити контроль та діагностику значної кількості металовиробів. При використанні шихтованого осердя [9] відношення амплітуд корисного сигналу і шуму збільшилося до 38 дБ, що дає можливість проводити ультразвуковий контроль лунаметодом. Розроблено метод [10 ] ультразвукового електромагнітно- акустичного контролю феромагнітних виробів, суть якого заключається в збудженні ультразвукових імпульсів шляхом формування в поверхневому шарі феромагнітного виробу двох рядом розташованих короткочасно намагнічених ділянок з протилежним напрямком векторів магнітної індукції поляризуючого поля, збудженні в намагнічених ділянках пакетних імпульсів електромагнітного поля з протилежно направленими векторами напруженості тривалістю в кілька періодів високої частоти заповнення, при цьому збудження імпульсів електромагнітного поля виконують в момент часу, який дорівнює часу перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля, а прийом ультразвукових імпульсів відбитих з виробу виконується в період часу tпр, який визначається за виразом T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, де Т – тривалість імпульсу намагнічування; t1 – час перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля; t2 – час дії пакетного імпульсу електромагнітного поля; t3 – час затухаючих коливань в плоскій високочастотній котушці індуктивності; Н – товщина виробу або відстань в об’ємі виробу, які підлягають ультразвуковому контролю; С – швидкість поширення зсувних ультразвукових хвиль в матеріалі виробу. Встановлено [9] [9], що завади в феромагнітному осерді, обумовлені ефектом Баркгаузена та магнітострикційним перетворенням електромагнітної енергії в ультразвукову при збудженні ультразвукових імпульсів, практично виключаються за рахунок виготовлення осердя шихтованим, матеріал пластин осердя повинен мати низький коефіцієнт магнітострикційного перетворення, пластини осердя повинні бути орієнтовані перпендикулярно провідникам робочих ділянок плоскої високочастотної котушки індуктивності, а також заповненням щілин між пластинами осердя рідиною із значною густиною, наприклад гліцерином. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням при живленні розробленим генератором пакетних зондуючих високочастотних імпульсів [11 ] та прийомі малошумлячим підсилювачем [12 ] забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, піковому високочастотному струмі 120 А, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, тривалості високочастотного пакетного імпульсу 6…7 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, густині струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм [9] [9]. При цьому амплітуда луна імпульсу відбитого від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ. Розроблені ЕМАП захищені 2 патентами на корисну модель.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering (Doctor of Philosophy), specialty 05.11.13 "Devices and methods of testing and determination of composition of substances" - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". The dissertation is devoted to development of new ultrasonic electromagnetic-acoustic transducers with a source of pulsed polarizing magnetic field, methods of sensitive testing and diagnostics of metalware with the use of transducers of this type. Analytical review and analysis of modern means and methods of testing and diagnostics via electromagnetic-acoustic method [1-3] of ferromagnetic and electrically conductive or strictly electrically conductive products under conditions of impact of constant and pulse polarizing magnetic fields taking into account the presence of coherent interferences of different types, technical level of modern electromagnetic circuits, means of their power supply, reception of ultrasonic pulses from metalware and their processing, determination of known advantages and disadvantages, and opportunities of their use in research and development. The direction of the research is defined and justified: development of electromagnetic-acoustic transducer in the form of a simplified single-wind coil model [4] of a source of a magnetic polarizing field with a ferromagnetic core and a high-frequency coil, which is located between the core and the sample; by modeling [5] the distribution of induction of polarizing magnetic field at the end face of the core of the magnetic field source and in the surface layer of both ferromagnetic and non-ferromagnetic metallurgy the features of the location of the high frequency coil of inductance under the magnetic field source are effectively determined for the effective excitation of shear ultrasonic pulses (near the peripheral end of the ferromagnetic core) [6]. The increase in number of winds of magnetization coil in presence of a ferromagnetic core leads to a significant increase in time of transients during the process of powering of a pulsed source of a polarizing magnetic field and during its switching off. As a result, the duration of the power pulse increases to 1 ms or more, which leads to an increase in the force of attraction of EMAP to the ferromagnetic product, additional losses of electricity, deterioration of temperature conditions of the transducer. To reduce the duration of powering pulse of magnetic field it is necessary to reduce the number of winds of the magnetizing coil, but this leads to a decrease in magnetic induction magnitude, even in presence of a ferromagnetic core. As a result of rational choice of the design of the magnetic field source, the flat coil of magnetization must be made with a two-window three-wind and made of high-conductive high-heat-conducting material [7-9]. The core should be placed in the windows of the magnet coil only by the ends. As a result, the action time of the magnetization pulse is reduced to 200 μs, which is sufficient for testing of samples up to 300 mm thick. The high-frequency inductor coil is made of two linear working sections that are located under the windows of the coil [9]. In opposite directions of high-frequency current in these working areas, in-phase powerful pulses of shear ultrasonic waves are excited in the surface layer of the product. The ratio of the excited amplitudes of the shear and longitudinal pulses exceeds 30 dB. That is, the coherent pulses of longitudinal waves in the testing of the moon by the method will practically not affect the results of the diagnosis of ferromagnetic products. Design variants of electromagnetic-acoustic transducers with one-wind [7], two-wind [8] and three-wind magnetization coils [9] of a source of a pulsed polarizing magnetic field are developed. With a single-coil [7], the transients are minimal when the power pulse is winded on. However, it is necessary to excite in the coil a current of several kA, which complicates the temperature conditions of the transducer and power equipment. With a three-coil [9] magnetization, the amplitude of the bottom pulses in relation to the amplitude of the interference exceeds 24 dB, which allows for testing and diagnostics of large variety of samples. When using the charge core [9], the ratio of amplitudes increased to 38 dB, which makes it possible to monitor the echo by the method. The method [10] of ultrasonic electromagnetic - acoustic testing of ferromagnetic products is developed. vectors of intensity with duration of several periods of high filling frequency, n and this excitation of the pulses of the electromagnetic field is performed at a time equal to the time of transients to establish the operating value of the induction of the polarizing magnetic field, and the reception of ultrasonic pulses reflected from the product is performed in the time period tпр, which is determined by the expression T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, where T is the duration of the magnetization pulse; t1 is the time of transients to establish the working value of the induction of a polarizing magnetic field; t2 - time of packet pulse of electromagnetic field; t3 is the time of damping oscillations in the flat high frequency inductor; H is the thickness of the product or the distance in volume of the product to be ultrasound; C is the velocity of propagation of shear ultrasonic waves in the material of the product. It is established [9] that the interferences in the ferromagnetic core caused by the Barkhausen effect and magnetostrictive transformation of electromagnetic energy into ultrasound are practically excluded by production of the core blended, usage of the material of the core plates which has a low coefficient of magnetostrictive conversion, perpendicular core plates orientation in relation to the conductors of the working areas of the flat high-frequency inductor, as well as filling of the gaps between the plates with a high density fluid, such as glycerol. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization when powered by a batch high frequency probe pulse generator [11] and when receiving via a low noise amplifier [12] provide detection of flat-bottomed reflectors with a diameter of 3 mm or more, probe frequency of 40 Hz, peak high-frequency current of 120A, shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, high frequency packet pulse duration 6…7 filling frequency periods, magnetization pulse duration 200 μs, magnetization current density of 600 A / mm2 and at the gap between the EMAP and the product of 0.2 mm [9]. The amplitude of the echo momentum reflected from the flaw in relation to the noise amplitude reaches 20 dB. The EMATs developed are protected with 2 utility model patents.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2020. В дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу з розробки нових типів ЕМАП для ефективного ультразвукового контролю металовиробів. В роботі виконано комп’ютерне моделювання розподілу магнітних полів ЕМАП при імпульсному намагнічуванні феромагнітних та немагнітних виробів. Встановлені шляхи побудови перетворювачів з максимальною чутливістю. Розроблено метод збудження імпульсних пакетних ультразвукових імпульсів за рахунок послідовного в часі формування імпульсного магнітного та електромагнітного полів. Розроблено технічні рішення пригнічення когерентних завад в осерді та у виробі. Визначені геометричні та конструктивні параметри джерела імпульсного магнітного поля, що дало можливість збуджувати потужні синфазні пакетні імпульси високочастотних зсувних коливань в ОК. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, піковому струмі високочастотних пакетних імпульсів 120 А, тривалості пакетних високочастотних імпульсів струму в 6 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, щільності струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм. При цьому амплітуда луна-імпульсу від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ, що дає можливість забезпечити якісну дефектоскопію металовиробів.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering, specialty 05.11.13 – Devices and methods of testing and determination of composition of substances. National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2020. A relevant scientific – practical problem on development of new types of EMAP for effective ultrasonic control of metal products is solved in the dissertation. Computer simulation of EMAT magnetic fields distribution in pulse magnetization of ferromagnetic and non-magnetic products is performed. Ways to build transducers with maximum sensitivity are established. The method of excitation of pulsed batch ultrasonic pulses due to the sequential formation of pulsed magnetic and electromagnetic fields is developed. Technical solutions for suppression of coherent interference in the core and in the product have been developed. The geometrical and structural parameters of pulsed magnetic field source were determined, which made it possible to excite powerful in-phase packet pulses of high-frequency shear oscillations in a sample. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization provide detection of flat-bottom reflectors with a diameter of 3 mm and more at a probing frequency of 40 Hz, a frequency of shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, a peak current of high-frequency packet pulses of 120 A, duration of batch high frequency current pulses in 6 periods of filling frequency, magnetization pulse duration of 200 μs, magnetization current of 600 A and at the gap between EMAP and product of 0.2 mm.