Электромагнитно-акустические преобразователи (ЭМАП) – это относительно новое направление в УЗ контроле. Основное отличие этой технологии состоит в том, что ультразвуковая волна генерируется непосредственно в исследуемом объекте. В основе принципа действия ЭМА преобразователей лежит возбуждение и прием ультразву­ковых волн путем воздействия на по­верхность электропроводящего объекта переменного и постоянного магнитных полей. Индуктор ЭМАП, через который протекает импульс высокочастотного тока, создает в поверхностном слое металла вихревой ток. В результате совместного действия вихревого тока и поляризующего поля возникают силы Лоренца, обеспечивающие возбуждение ультразвуковых колебаний со­ответствующего типа. В зависимости от конструктивных параметров индуктора и ориентации поляризующего поля, в процессе контроля воз­буждаются сдвиговые SH-волны ради­альной или линейной поляризации (индуктор оваль­ной или прямоугольной формы).

С помощью ЭМАП, легко возбудить, например поперечные волны, распространяющиеся по нормали и под углом к поверхности, а так же поперечные нормальные волны. ЭМАП не нагружают поверхность объекта контроля, что позволяет устранить проблемы связанные с реверберационными процессами – явлениями на границе раздела сред в слое контактной или иммерсионной жидкости. Акустический тракт ЭМА дефектоскопа весьма прост, поскольку ультразвуковые волны возбуждаются и распространяются, как правило, только в самом объекте контроля. Только сам объект контроля и содержащиеся в нем неоднородности, способны изменить картину волнового поля.

Имеются основания считать, что поперечные волны распространяющиеся по нормали к поверхности, более чувствительны к некоторым дефектам. Они распространяются вдвое «медленнее» продольных, что создает благоприятные условия для толщинометрии и повышения разрешающей способности при контроле эхо-методом. Применение поперечных волн определенной поляризации позволяет с высокой чувствительностью обнаруживать неудобные для отражения трещины, даже если их плоскость параллельна направлению прозвучивания.

Электромагнитный контакт ЭМАП с поверхностью объекта контроля, в большинстве случаев является гораздо более устойчивым, чем акустический контакт для пьезоэлектрических преобразователей. Колебания опорного «донного сигнала на бездефектных участках, как правило, не превышают 4-6 дБ. Акустическая ось не отклоняется при изменении положения ЭМАП относительно поверхности объекта контроля.

Контактная жидкость является одним из слабых мест традиционных методов УЗК и большинства реализующих их систем. Необходимость применения жидкости все чаще вступает в конфликт с современными металлургическими технологиями. Все труднее обеспечивать необходимые требования по скорости перемещения, температуре и состоянию поверхности объектов контроля. Использование воды, даже с добавлением присадок, часто приводит к коррозии и как следствие к ухудшению товарного вида продукции. Применение электромагнитно-акустических преобразователей не требует применения контактной жидкости и следовательно лишено всех связанных с ней недостатков.

Бесконтактные методы возбуждения акустических волн по средствам ЭМАП существенно расширяют возможности ультразвукового контроля при высоких и низких температурах, шероховатой и загрязненной поверхности объектов, а также в случаях когда по применяемой технологии контактные жидкости применять недопустимо.

Основные преимущества технологии контроля с применением ЭМАП по сравнению с традиционным ультразвуковым контролем

• ЭМАП может возбуждать поперечные волны в широком диапазоне частот, что позволяет увеличить измеряемый диапазон и увеличить точность измерений по сравнению со стандартным ПЭП
• Отсутствие непосредственного контакта ЭМАП с металлом существенно снижает требования к подготовке поверхности и не требует использования контактной жидкости
• Ультразвуковые колебания возбуждаемые электромагнитным полем не чувствительны к перекосам при установке ЭМАП на изделие, устраняя ошибки измерения, вызванные преломлением звука на границе «преобразователь – объект контроля»
• Рабочая поверхность может иметь широкий температурный диапазон без риска повреждения датчика
• На контроль не влияет угол ввода импульса, поэтому преобразователи не делятся на наклонные и прямые
• Бесконтактный преобразователь не подвержен трению и как следствие не изнашивается
• Приборы использующие электромагнитно-акустические преобразователи могут работать на объектах сложной формы и трубах малого диаметра

К недостаткам ЭМАП относят их сравнительно низкую чувствительность и помехозащищенность. Одним из возможных методов повышения чувствительности ЭМА-сичткмы является применение когерентной обработки принимаемых сигналов.

Технология ЭМАП

В статье использованы материалы журнала «В мире неразрушающего контроля»

1. «ЭМА преобразователи для ультра­звуковых измерений» авторы А.А. Самокрутов, В.Г. Шевалдыкин, В.Т. Бобров, С.Г. Алехин, В.Н. Козлов №2 (40) июнь 2008
2. «Методы и средства ультразвукового контроля проката с применением электромагнитно-акустических преобразователей» Кириков А.В. № 3 март 1999