[发明专利]一种内插式电磁超声螺旋导波换能器及其工作方法

权利要求书

1.一种内插式电磁超声螺旋导波换能器，其特征在于：能够对聚变堆水冷固体包层模块中的多折弯型双壁冷却管连接界面进行检测，该换能器包括两端开口且加工有螺纹的保护套(1)，N极相对插入到保护套(1)中的永磁铁对(2)，周向加装在保护套(1)内壁上的涡流线圈(3)，以及用于封装保护套(1)两端的旋盖(4)；所述永磁铁对(2)的N极端面平行放置且隔有空气间隙，永磁铁对(2)的N极端面为与轴线成预设角度的斜面。

2.根据权利要求1所述的内插式电磁超声螺旋导波换能器，其特征在于：所述永磁铁对(2)由两块同轴放置的圆柱形永磁铁组成，两块圆柱形永磁铁尺寸、形状和材质均相同。

3.根据权利要求1所述的内插式电磁超声螺旋导波换能器，其特征在于：所述涡流线圈(3)为柔性回折线圈，加装在保护套中间部分的内壁上，平面所视涡流线圈为回折形状，沿套筒轴线方向的长边为工作导线，与保护套端面相平行的短边为端线，工作导线与端线垂直，且工作导线轴向长度大于永磁铁对间的空气间隙，以保证N极端面连线中垂面上的叠加磁场方向斜入射于涡流线圈及待测管件内壁。

4.根据权利要求1所述的内插式电磁超声螺旋导波换能器，其特征在于：所述保护套(1)的材料为具有高耐磨性与良好的力学性能的非金属。

5.根据权利要求1所述的内插式电磁超声螺旋导波换能器，其特征在于：所述换能器在装配完成后保护套两端采用旋盖拧紧封闭，永磁铁对在同级斥力的作用下顶到旋盖上实现轴向位置固定，且调节旋盖与保护套配合部分的旋转角度便能够改变永磁铁对中的两永磁铁间的空气间隙大小，进而调整偏置磁场的入射角度。

6.权利要求1至5任一项所述的内插式电磁超声螺旋导波换能器的工作方法，其特征在于：首先，搭建实验系统，该实验系统包括依次连接的信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路、第一换能器、第二换能器、滤波器、放大器和多通道示波器；信号发生器产生高频脉冲信号，该信号首先经功率放大器进行幅值放大，然后经阻抗匹配电路提升信号能量传递效率的处理后，用以驱动第一换能器中的涡流线圈，使涡流线圈在多折弯型双壁冷却管内激发涡流；第一换能器产生的斜磁场作用于所激发的涡流，产生洛伦兹力，进而在多折弯型双壁冷却管中产生螺旋导波；同时基于上述效应的可逆性，螺旋导波遇到连接界面缺陷发生反射后，反射声压引起的质点振动在第二换能器的磁场作用下使第二换能器中的涡流线圈输出电动势发生变化，由此产生的电压信号经过放大滤波后输入多通道示波器进行信号显示、数据记录和分析，如此电压信号在始波波包和管外壁波包之间出现明显波包，即缺陷波包，则表明所检多折弯型双壁冷却管在连接界面处存在缺陷；拉动换能器，重复上述步骤，即实现多折弯型双壁冷却管各轴向位置的全周电磁超声检测。