Наведено результати математичних досліджень з моделювання процесу перетворення високочастотного електромагнітного поля в поле пружних коливань в мікротовщинних поверхневих шарах або тонких плівках з електропровідного феромагнітного матеріалу, розміщеного в магнітному полі, з урахуванням зв'язності пружних, електричних і магнітних властивостей металу. Показано, що під час практичних розрахунків, особливо у разі високочастотних коливань, необхідно враховувати товщину скін-шару, в якому відбувається перетворення електромагнітного поля в акустичне.

Виконано математичне моделювання електромагнітно-акустичного перетворювача для збудження недиспергуючих крутильних хвиль у трубчастих електропровідних феромагнітних стрижнях малого діаметра з урахуванням усіх факторів, що визначають конструкцію ЕМАП. Знайдено рішення диференціального рівняння для величин електромагнітних полів, що формуються високочастотною котушкою пристрою в зазорі між перетворювачем і трубчастим феромагнітним виробом. Результати досліджень можуть бути використані для моделювання та конструювання збуджуючих ЕМАП для засобів вимірювань, контролю, діагностики в енергетичній, атомній, хімічній та інших галузях промисловості при ультразвукових дослідженнях феромагнітних виробів трубчастого типу.

Цель работы - разработка основных положений по созданию мощных источников импульсов тока для питания высокочастотных электромеханических преобразователей для измерений, контроля и диагностики электротехнических устройств на базе силовых IGBT транзисторов. Для проведения исследований использовались положения теории взаимодействия магнитных и электромагнитных полей с электропроводным и ферромагнитным материалом, электрических цепей, построения электронных устройств. Определены основные положения по созданию мощных широкополосных генераторов для питания электромеханических преобразователей на базе силовых IGBT транзисторов. Показано, что генераторы, предназначенные для использования в измерениях, контроле и диагностике, должны обеспечивать регулировку частоты и длительности импульсов выходного тока, а также обеспечивать ток в катушке преобразователя величиной до 450 A. Установлена связь между частотой питания резонансного электромеханического преобразователя и зазором между преобразователем и поверхностью диагностируемого металла. Разработан и изготовлен вариант ИИТ для питания электромеханических преобразователей в диапазоне частот 1-3 MHz и длительности импульсов тока 1-20 периодов частоты заполнения. Пиковая величина тока в катушке высокочастотного электромеханического преобразователя достигла 450 A. Научная новизна. Впервые показана возможность применения силовых IGBT транзисторов в электронных устройствах, при ключевом режиме работы в двухтактных схемах для питания высокочастотных электромеханических преобразователей. Практическая значимость. Использование полученных результатов позволит создавать новые приборы для измерений, контроля и диагностики с улучшенными характеристиками.

Виконано математичне моделювання та розрахунок електромагнітних полів в електромагнітно-акустичному перетворювачі раціональної конструкції при збудженні недиспергуючих крутильних хвиль у трубчастих електропровідних феромагнітних порожнистих стрижнях малого діаметра з урахуванням просторових, частотних, енергетичних і матеріальних чинників. Результати досліджень можуть бути використані для моделювання та конструювання збуджуючих ЕМАП для засобів вимірювань, контролю, діагностики в енергетичній, атомній, хімічній та інших галузях промисловості при ультразвукових дослідженнях феромагнітних виробів трубчастого типу.

Розроблено математичну модель по визначенню силових виливів, які формуються під час перетворення електромагнітного поля в поле ультразвукових коливань в скін-шарі електропровідного феромагнітного матеріалу анізотропного за магнітною проникністю. Встановлено основні фактори, що визначають збуджене акустичне поле з урахуванням допустимих обмежень. Показано, що основний внесок в енергетику акустичних коливань вносить магнітострикційна складова матеріалу скін-шару, в якому відбувається перетворення високочастотного електромагнітного поля в акустичне.

У межах математичної моделі сенсора ємнісного типу в режимі перетворення електричної енергії у високочастотну механічну (ультразвукову) в металах побудовані замкнені рішення задач електростатики та електродинаміки для кусково-однорідного середовища, де напівпростір заповнений металом із кінцевими значеннями електричної провідності та магнітної проникності. Показано, що дисковим перетворювачем ємнісного типу збуджуються сили, що діють нормально до поверхні електропровідного виробу. Виконано кількісну оцінку поверхневої густини сил Кулона. Встановлено основні чинники, що визначають чутливість дискового перетворювача ємнісного типу. Ємнісні перетворювачі доцільно використовувати у вимірювальній, контрольній та діагностичній техніці.