[发明专利]改进式双簇回折线圈紧凑型SH0

说明书

本发明公开了改进式双簇回折线圈紧凑型SHsubgt;0/subgt;模态电磁超声传感器,所述传感器包括周期型永磁铁阵列组合、传感器激励线圈和过孔，其中，传感器激励线圈采用双簇回折线圈设计，周期型永磁铁阵列组合置于双簇回折线圈长直导线位置处，且每组周期型永磁铁与每簇回折激励线圈相对应。周期永磁铁式电磁声传感器的磁铁阵列设计，适配目标激励频率下SHsubgt;0/subgt;模态超声波波长，同时将常规跑道式激励线圈发展为双层双簇回折线圈，缩减传感器激励线圈两端尺寸，优化紧凑SHsubgt;0/subgt;模态电磁超声传感器几何结构，减少起弧、落弧处焊缝检测盲区。

技术领域

本发明涉及超声无损检测领域，特别是改进式双簇回折线圈紧凑型SH₀模态电磁超声传感器。

背景技术

钢结构装配式建筑形式，把工厂加工制作的钢构件和配件，运输到建筑施工现场，通过焊接方式在现场装配安装。根据现行国家标准《钢结构设计规范》和《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》，一级焊缝应进行100%的超声波检测。受焊接工艺参数、焊材和温度等影响，焊缝的起弧、落弧处，常因不能熔透而出现凹形的焊口（即弧坑)等缺陷，这些缺陷对承载力影响很大，受力后容易产生应力集中而出现裂纹。因此，起弧、落弧处的焊缝检测需要重点关注。

超声波检测是利用超声波在金属构件内部传播进而对缺陷进行检查的一种无损检测方法。超声波检测技术因超声波产生的原理不同分为压电超声波检测和电磁超声波检测。压电超声传感器中的压电材料在压电效应作用下产生机械振动，振动能量通过耦合剂传递给钢结构，并以超声波的形式在钢结构内部传播，因此压电超声波检测技术对试件表面要求较高，钢结构表面需打磨且涂覆耦合剂。采用压电超声检测技术进行钢结构焊缝缺陷检测时，构件表面打磨工序消耗大量的人工与时间成本。

电磁超声波检测技术基于电磁感应原理，通电线圈提供动磁场，磁铁提供静磁场。动、静磁场在试件内部作用产生应力波源，激发超声波，因此电磁超声波检测技术具有非接触、无需耦合的检测优点。电磁超声传感器可以通过磁铁和线圈的结构设计，实现目标模态超声波的激励与接收。其中SH₀模态水平剪切波以其非频散、波速恒定、边界处无模态转换、与缺陷作用后不易发生模式转换的特征，具有检测信号易于分析识别的优点，适用于钢结构焊缝检测。

为了避免起弧、落弧处焊缝的超声检测盲区，减小端面反射回波的影响，减少接收直达波信号的分析难度，发展声场集中的SH₀模态水平剪切模态电磁超声传感器，对于提高起弧、落弧处焊缝缺陷识别能力十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供改进式双簇回折线圈紧凑型SH₀模态电磁超声传感器，要解决钢结构焊缝缺陷检测的技术问题，从传感器的结构优化设计出发，调整磁铁配置（宽度和数量）和激励线圈回折部位尺寸，激励声场集中的SH₀模态水平剪切波，减少端面反射回波的影响，减小起弧、落弧处焊缝缺陷检测盲区。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供改进式双簇回折线圈紧凑型SH₀模态电磁超声传感器，所述传感器包括周期型永磁铁阵列组合、传感器激励线圈和过孔3，

其中，传感器激励线圈采用双簇回折线圈2设计，周期型永磁铁阵列组合置于双簇回折线圈2长直导线位置处，且每组周期型永磁铁与每簇回折激励线圈相对应。

进一步，周期型永磁铁的充磁方向为磁铁的厚度方向，且在放置时相邻单块永磁铁间的磁极方向相反。

进一步，周期型永磁铁阵列组合中单块永磁铁的宽度等于所设计的激励SH₀模态导波波长的一半。

进一步，单个永磁铁高度为5mm，长度为18mm，宽度为10mm。

进一步，单簇由8根长直导线组成，导线间距1mm，单根长直导线长度32mm，有效工作长度30mm。