[发明专利]一种斜入射线聚焦SV波曲面曲折线圈的设计方法

说明书

本发明涉及无损检测电磁超声技术领域，具体涉及一种斜入射线聚焦SV波曲面曲折线圈的设计方法。以工件曲面圆心为原点O，以原点O与曲折线圈的首根导线截面中心点的连线为y轴，构建二维直角坐标系，并使曲折线圈其余各根导线截面中心点沿顺时针方向分布在所述二维直角坐标系第一象限内的工件曲面外壁上；根据曲折线圈产生的SV波在二维直角坐标系中的聚焦点坐标计算曲折线圈的最大宽度设计极限值；根据最大宽度设计极限值计算曲折线圈各根导线截面中心点坐标；根据计算出的曲折线圈各根导线截面中心点坐标完成曲面曲折线圈的设计。可以设计出曲面金属工件曲率一致的曲面结构的斜入射线聚焦曲折线圈，减小了设计误差，提高了缺陷检测精度。

技术领域

本发明涉及无损检测电磁超声技术领域，具体涉及一种斜入射线聚焦SV波曲面曲折线圈的设计方法。

背景技术

日本学者Ogi提出了斜入射线聚焦曲折线圈的计算方法，利用相邻两个线圈点到线聚焦点的距离差为1/2个波长来设计斜入射线聚焦曲折线圈，但设计的线圈为平面曲折线圈，主要用来检测平面结构的板材，而检测类似钢管的曲面工件时，具有较大的误差。

哈尔滨工业大学的苏日亮等人研究了利用射入射线聚焦曲折线圈来检测钢管，但在实验与仿真中将钢管简化为钢板，利用的依然是平面结构的曲折线圈。实际情况中钢管的曲面对缺陷检测存在干扰，从而导致在检测时，设计线聚焦点与实际有差别，使得缺陷检测信号较弱，检测结果准确性低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，发明了一种斜入射线聚焦SV波曲面曲折线圈的设计方法，它能设计出与曲面金属工件曲率一致的曲面结构的斜入射线聚焦曲折线圈，其优化了曲面金属工件内部缺陷检测信号，提高了缺陷检测的精度。

本发明的技术方案为：包括以下步骤：

步骤S1，以工件曲面圆心为原点O，以原点O与曲折线圈的首根导线截面中心点的连线为y轴，构建二维直角坐标系，并使曲折线圈其余各根导线截面中心点沿顺时针方向分布在所述二维直角坐标系第一象限内的工件曲面外壁上；

步骤S2，根据曲折线圈产生的SV波在二维直角坐标系中的聚焦点坐标计算曲折线圈的最大宽度设计极限值；

步骤S3，根据最大宽度设计极限值计算曲折线圈各根导线截面中心点坐标；

步骤S4，根据计算出的曲折线圈各根导线截面中心点坐标完成曲面曲折线圈的设计。

较为优选的，所述步骤S2中，根据曲折线圈产生的SV波在二维直角坐标系中的聚焦点坐标计算曲折线圈的最大宽度设计极限值包括：

步骤S21，计算经过原点O与聚焦点(x_F，y_F)的直线l₁：

步骤S22，计算直线l₁与工件曲面外壁的相交点(x_max，y)，所述相交点(x_max，y)为曲折线圈的最大宽度设计极限值。

较为优选的，所述步骤S3中，根据最大宽度设计极限值计算曲折线圈各根导线截面中心点坐标包括：

步骤S31，根据工件的曲面半径R₁和聚焦点坐标(x_F，y_F)计算曲折线圈首根导线截面中心点到聚焦点的距离r₁，所述

步骤S32：根据首根导线截面中心点到聚焦点的距离r₁计算第i根导线截面中心点到聚焦点的距离r_i，所述其中，c为横波在工件中的传播速度；