[发明专利]一种全周径向励磁电磁超声换能器

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种全周径向励磁电磁超声换能器，用于非铁磁性金属管件检测。

背景技术

电磁超声检测以其在检测时电磁超声换能器无需与待测金属构件接触、无需耦合剂，可用于高温、有隔离层等特殊工况的优势在无损检测技术领域逐渐得到重视和应用。作为电磁超声检测系统中的核心部件，电磁超声换能器主要负责激发和拾取超声波信号。

目前，应用于平板金属结构电磁超声检测的电磁超声换能器无法直接应用于金属管件的电磁超声检测，其最大的问题在于对金属管件进行全周径向励磁存在难度，改进的电磁超声换能器仅可通过激发超声Lamb波等导波方式实现对金属管件的电磁超声检测，然而采用导波方式对金属管件实施电磁超声检测存在检测系统复杂、信号频散大、信噪比低等问题。为实现基于超声横波的金属管件电磁超声检测，对金属管件实施全周径向励磁的传统方法是在管件内部周向布置一圈永磁体，这种方法难以实现金属管件内部静磁场的均匀分布，造成检测效率低、分辨率低、精度差。传统金属管件类电磁超声换能器结构相对复杂，应用于小管径金属管件存在难度。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供提出一种全周径向励磁电磁超声换能器，具有结构简单、使用便捷、有效提升检测效率、分辨率和精度等特点，具有重要的工程应用价值。

本发明采用如下技术方案：

一种全周径向励磁电磁超声换能器，包括N极相对放置的第一条形磁铁1和第二条形磁铁2，放置于第一条形磁铁1和第二条形磁铁2间用于保持二者间距的非金属填充物3，所述第一条形磁铁1和第二条形磁铁2的对称轴重合，非金属外壳4将第一条形磁铁1、第二条形磁铁2和非金属填充物3固定在其内，在所述非金属外壳4外、沿其长度方向的中心处周向包覆有柔性螺旋线圈阵列5。

所述柔性螺旋线圈阵列5由柔性基底5-1和平行排列并粘贴在柔性基底5-1上的柔性螺旋线圈5-2组成，测试时，将柔性螺旋线圈5-2紧贴待测非铁磁性金属管件内壁。

所述第一条形磁铁1和第二条形磁铁2连线中垂面上的叠加磁场方向垂直入射于柔性螺旋线圈5-2及待测非铁磁性金属管件内壁。

所述非金属外壳4包括非金属壳体4-1，在非金属壳体4-1靠近两端部的位置各设置多个使非金属外壳4周向距离可调的滑进装置4-2，所述滑进装置4-2由在非金属壳体内凹处固定的弹簧4-2-1和固定在弹簧4-2-1另一端的钢珠4-2-2组成。

所述在非金属壳体4-1靠近两端部的位置各设置4个滑进装置4-2，且沿周向均匀布置。

所述非金属外壳4的两端成便于进入待测非铁磁性金属管件的倒角。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明将两个条形磁铁N极相对放置，位于条形磁铁连线中垂面上的叠加磁场垂直于管壁向外，实现了非铁磁性金属管件全周径向励磁，且保证了金属管件内部静磁场的均匀分布；在对非铁磁性金属管件实施电磁超声检测时，该电磁超声换能器放置于管件内，其特殊壳体结构，特别是设计的滑进装置可使换能器有效进入待测非铁磁性金属管件并在管件内部轴向滑进，对非圆管件同样适用。该电磁超声换能器结构简单，使用便捷，检测时，仅需将全周径向励磁电磁超声换能器置于非铁磁性金属管件内部，轴向拉动换能器，即可实现对待测非铁磁性金属管件各轴向位置的全周电磁超声检测。全周径向励磁电磁超声换能器所激发的超声波为横波，没有频散，信号纯净，针对非铁磁性金属管件缺陷，具有较高的检测效率、分辨率和准确率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是柔性螺旋线圈阵列的结构示意图。

图4是高强度非金属外壳的结构示意图。

图5是图4的剖面图。

图6是实验系统的结构示意图。

图7是应用本发明对托卡马克偏滤器换热铜管内部体缺陷(长×宽×深为2mm×2mm×0.2mm)的电磁超声检测结果，其中：图7a为单个柔性螺旋线圈接收的超声波信号，图7b为缺陷扫查的B-Scan图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细阐述。