[发明专利]电磁声学传感器

说明书

电磁声学传感器(4)包括由一个或多个永磁体(10)围绕的通量导向件(8)，该一个或多个永磁体(10)与通量导向件(8)的侧面邻接。磁场从永磁体(10)进入通量导向件(8)，其中，磁场之间的排斥将磁场的至少一部分朝着对接检测对象(2)的检测面引导。在检测面处的通量密度大于源头永磁体(10)内的通量密度。被布置在通量导向件(8)和检测对象之间的线圈(12)的有效部分包括导体，该导体是大致平直的、平行的且在相同方向上载送电流以在检测对象内激励出大致波形纯粹的和单一方向上极化的剪切波。

技术领域

本公开涉及电磁声学传感器的领域。

背景技术

传统的超声检测需要在传感器和检测结构之间使用耦合液体。电磁声学传感器(EMAT)由于不需要在传感器和检测对象之间的耦合液体或者甚至直接接触，因此受欢迎。这种特性例如在需要穿过侵蚀保护层(例如涂料)检测时进行侵蚀监控的情形下是有益的。然而，EMAT的这些优势伴随有EMAT通常具有较低灵敏度的缺点。为了解决该较低灵敏度的问题，一种方法是在EMAT内使用高功率激励信号和高功率激励电压。然而，该方法在一些装置中由于安全原因是不可行的。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于激励出检测对象内的超声波振动的电磁声学传感器，所述电磁声学传感器包括：

至少一个磁体，其被构造为产生磁场；

通量导向件，其具有放置为贴靠所述检测对象的检测面，所述通量导向件被成形为接收来自所述至少一个磁体的所述磁场并且引导所述磁场使得所述通量导向件内的磁场线之间的排斥将所述磁场的至少一部分朝着所述检测面引导；和

电线圈，所述电线圈的至少有效部分被布置为覆盖所述检测面，其中

所述电线圈的在所述有效部分内的导体是大致平行的、平直的且在相同方向上载送电流。

本公开认识到，如果增加在检测面处的通量密度，则可以提高电磁声学传感器的灵敏度；在一些实施例中，在检测面处的通量密度可以比(一个或多个)磁体的通量密度的两倍更大。传统的永磁体在其能够单独地产生的通量密度方面受到限制。本公开认识到，使用合适形状的通量导向件接收来自一个或多个磁体的磁场能够导致在检测面处的通量密度的放大，这是因为磁场线之间的排斥将磁场朝着检测面引导。

使用电线圈实现通过传感器对声波的激励，该电线圈具有被布置为覆盖检测面的至少一部分。线圈的在线圈的检测面和检测对象之间的有效部分内的导体是大致平行的、平直的且在相同方向上载送电流。这可以产生单极性超声波(例如，在一个方向上极化的剪切波)。这提高波形纯度。改善的波形纯度(例如，被激励的单一波形)可以更直接地处理和解释返回信号(例如，避免模糊和分辨率的降低，这是由在相同时间接收的与不同波形(例如，纵向波波形和剪切波波形)相应的接收重叠信号造成的)。

已经发现提供良好性能(例如，灵敏度)的示例性实施例是，电线圈是蝴蝶形线圈，该蝴蝶形线圈包括在相反方向上卷绕的两个相邻的螺旋形线圈。这种蝴蝶形线圈可以合适地位于通量导向件和检测对象之间，使得蝴蝶形线圈在相邻螺旋形线圈之间的中间部分直接被布置在检测面和检测对象之间。这可以允许产生具有较高波形纯度的超声波。

通量导向件相对于(一个或多个)磁体的尺寸对于提供强磁场和紧凑传感器是重要的。检测面具有的尺寸使得将检测面在与通过检测面的磁场的平均方向垂直的平面中的投影完全容纳的圆的最小半径是R_a。(一个或多个)磁体具有的尺寸使得将该(一个或多个)磁体在上述平面中的投影完全容纳的圆的最小半径是R_b；并且R_a/R_b在0.2到0.8的范围中，或在一些实施例中R_a/R_b在0.45到0.55的范围中。

R_a的数值可以合适地在2.5mm到25mm的范围中或在相同实施例中R_a在5mm到10mm的范围中。