[發(fā)明專利]一種電磁超聲探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073189.6
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN101713642A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王淑娟;蘇日亮;段偉亮;康磊;許霽;汪開燦;翟國富
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G01N29/24
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 崔東輝

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲測量技術(shù)，具體說就是一種電磁超聲探頭。

(二)背景技術(shù)

電磁超聲換能器(Electromagnetic?Acoustic?Transducer，簡稱 EMAT)是一種非接觸型超聲波發(fā)射接收裝置。它具有無需聲耦合劑， 無需對試件表面進行預(yù)處理，便可以方便地激發(fā)各種類型超聲波的特 點，具有廣闊的應(yīng)用前景。EMAT主要由3部分構(gòu)成：發(fā)射、接收線 圈，提供磁場的永磁體或電磁鐵以及待測試件本身。為了能夠有效發(fā) 射、接收超聲波，通常需要1T以上的高強度磁場。近年來，國內(nèi)也 開始采用電磁超聲技術(shù)進行換能器設(shè)計，如中國專利CN2128729Y 《便攜式測厚儀》采用螺旋線圈和永磁體進行測厚；中國專利 CN2168234Y《電磁超聲測厚儀》采用螺旋線圈和電磁鐵設(shè)計換能器； 中國專利CN2222353Y《電磁超聲換能器》采用兩個相互錯位90°前 后疊置的線圈和永磁體設(shè)計換能器，其中每個線圈由兩個相同的匝數(shù) 為10的分離子線圈串連而成，線圈成矩形。這些技術(shù)方案均存在不 足之處：利用永磁體提供磁場的換能器在檢測鐵磁性材料時，因強磁 場的存在會使探頭移動困難，裝置復(fù)雜度增加；電磁鐵提供磁場也有 同樣的問題，而且會增加裝置的功耗；螺旋線圈激發(fā)的超聲波聲場比 較分散且在中心處較弱，不利于缺陷的定位和量化；前后疊置的線圈 會增加其中一個線圈的提離距離，對換能效率產(chǎn)生較大影響，結(jié)構(gòu)也 比較復(fù)雜。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、換能效率高、用 于各種金屬材料測厚及探傷、便于缺陷定位和量化的電磁超聲探頭。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：它是由脈沖電磁鐵、收發(fā)一體式雙 螺旋線圈、保護層、探頭外殼、屏蔽導(dǎo)線和二芯插頭組成的；脈沖電 磁鐵粘貼在收發(fā)一體式雙螺旋線圈上，收發(fā)一體式雙螺旋線圈粘貼在 保護層上，收發(fā)一體式雙螺旋線圈連接屏蔽導(dǎo)線，屏蔽導(dǎo)線連接二芯 插頭，二芯插頭連接探頭外殼。

本發(fā)明還有以下技術(shù)特征：

(1)所述的收發(fā)一體式雙螺旋線圈由PCB在單面進行繪制而成， 收發(fā)一體式雙螺旋線圈的中心部分為多列平行導(dǎo)線的有效檢測區(qū)域。

(2)所述的脈沖電磁鐵只在發(fā)射和接收的過程中提供磁場，其 它時間不工作，脈沖電磁鐵的磁場只覆蓋收發(fā)一體式雙螺旋線圈的有 效檢測區(qū)域。

本發(fā)明一種電磁超聲探頭，通過采用雙螺旋線圈使激發(fā)超聲波聲 場集中，便于缺陷的定位和量化，脈沖電磁鐵的使用拓寬了電磁超聲 探頭的應(yīng)用范圍，有效降低了裝置的功耗，脈沖電磁鐵的磁場僅覆蓋 收發(fā)一體式雙螺旋線圈有效檢測區(qū)域，因此提高了換能效率。

(四)附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的收發(fā)一體式雙螺旋線圈結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明應(yīng)用于測厚的工作示意圖；

圖4為本發(fā)明應(yīng)用于缺陷檢測的工作示意圖。

(五)具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明一種電磁超聲探頭，它是由脈 沖電磁鐵(1)、收發(fā)一體式雙螺旋線圈(2)、保護層(3)、探頭外殼 (4)、屏蔽導(dǎo)線(5)和二芯插頭(6)組成的，脈沖電磁鐵(1)粘 貼在收發(fā)一體式雙螺旋線圈(2)上，收發(fā)一體式雙螺旋線圈(2)粘 貼在保護層(3)上，收發(fā)一體式線圈(3)連接屏蔽導(dǎo)線(5)，屏蔽 導(dǎo)線(5)連接二芯插頭(6)，二芯插頭(6)連接探頭外殼(4)。

本發(fā)明還有以下技術(shù)特征：

所述的收發(fā)一體式雙螺旋線圈(2)由PCB在單面進行繪制而成， 收發(fā)一體式雙螺旋線圈(2)的中心部分為多列平行導(dǎo)線的有效檢測 區(qū)域。

所述的脈沖電磁鐵(1)只在發(fā)射和接收的過程中提供磁場，其 它時間不工作，脈沖電磁鐵(1)的磁場只覆蓋收發(fā)一體式雙螺旋線 圈(2)的有效檢測區(qū)域。

實施例2：結(jié)合圖3、圖4，本發(fā)明一種電磁超聲探頭，可以應(yīng) 用于超聲波測厚和探傷。當(dāng)應(yīng)用于超聲波測厚時，測厚儀通過電磁超 聲探頭在待測試件內(nèi)激發(fā)超聲波，超聲波在試件中傳播，遇到底面時 形成反射，探頭檢測出一系列底面回波；當(dāng)用于超聲波探傷時，探傷 儀通過電磁超聲探頭在待測試件內(nèi)激發(fā)超聲波，超聲波遇到缺陷及底 面時會發(fā)生反射，通過對反射回波的處理，便可檢測出缺陷的大小和 位置。