[實用新型]一種電磁超聲檢測成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320428196.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN203443924U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳金貴
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門艾帝爾電子科技有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及缺陷檢測領(lǐng)域，更具體的說涉及一種電磁超聲檢測成像系統(tǒng)，其基于EMAT探頭而進行，從而具有性能高的特點。

背景技術(shù)

當(dāng)通以高頻電流的線圈靠近金屬試件時，試件表層會感生高頻渦流，若在試件附近再加一個強磁場，上述渦流在磁場作用下會使金屬材料中的帶電粒子產(chǎn)生高頻的力，即羅侖茲力。這個力從實質(zhì)上說是高頻機械振動，故其可在試件中傳播，而產(chǎn)生超聲波。由于上述過程本身是可逆的，因而從試件邊角處或缺陷部位反射回的超聲波在外加磁場作用下形成渦流，渦流本身磁場引起線圈兩端電壓變化，利用這一信號即可實現(xiàn)對缺陷的檢測。

EMAT探頭，即電磁聲換能器，可激發(fā)所有超聲波波形。與傳統(tǒng)超聲波技術(shù)一樣，材料的種類、可能產(chǎn)生的缺陷位置以及缺陷方向?qū)Q定聲束方向和振動波形的選擇。但是，在實際應(yīng)用中，EMAT?技術(shù)較之傳統(tǒng)壓電超聲技術(shù)仍具有明顯優(yōu)勢以及一系列壓電超聲所無法取代的特點:

(1)無需任何耦合劑

EMAT的能量轉(zhuǎn)換，是在工件表面的趨膚層內(nèi)直接進行的；因而可將趨膚層看成是壓電晶片，由于趨膚層是工件的表面層，所以EMAT所產(chǎn)生的超聲波就不需要任何耦合介質(zhì)。

(2)可靈活地產(chǎn)生各類波形

EMAT在檢測的過程中，在滿足一定的激發(fā)條件時，會產(chǎn)生表面波、SH波和Lamb波，如改變激勵電信號頻率使之滿足下式要求:

f=nC/2Lsinα(n為任意整數(shù))；式中C—聲速，f—電信號頻率，L—1/2波長。

聲波便以傾斜角α向工件內(nèi)傾斜幅射(但其幅度也隨之下降)，即在其它條件不變的前提下，只要改變電信號頻率，就可以改變聲的幅射角α，這是EMAT的又一特點。由于這一特點的存在，可以在不變更換能器的情況下，實現(xiàn)波模的自由選擇。

(3)對被探工件表面質(zhì)量要求不高

EMAT不需要與聲波在其中傳播的材料接觸，就可向其發(fā)射和接收返回的超聲波。因此對被探工件表面不要求特殊清理，較粗糙表面也可直接探傷。

(4)檢測速度快

傳統(tǒng)的壓電超聲的檢測速度，一般都在10米/分鐘左右(國產(chǎn)設(shè)備)，而EMAT可達到40米/分鐘，甚至更快。

(5)聲波傳播距離遠

EMAT在鋼管或鋼棒中激發(fā)的超聲波，可繞工件傳播幾周甚至十幾周，在進行鋼管或鋼棒的縱向缺陷檢測時，探頭與工件都不用旋轉(zhuǎn)，使探傷設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)相對簡單。

(6)所用通道與探頭的數(shù)量少

在實現(xiàn)同樣功能的前提下，EMA探傷設(shè)備所選用的通道數(shù)和探頭數(shù)都少于壓電超聲。特別在板材EMA探傷設(shè)備上就更為明顯，壓電超聲要進行板面的探傷需要幾十個通道及探頭，而EMA則只需要四個通道及相應(yīng)數(shù)量的探頭就可以了。

(7)發(fā)現(xiàn)自然缺陷的能力強

用戶反饋回來的信息就足以證明了這種說法的可信度，EMAT對于鋼管表面存在的折疊、重皮、孔洞等不易檢出的缺陷都能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。

有鑒于此，本發(fā)明人深入研究后，得出了一種基于EMAT探頭的電磁超聲檢測成像系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種電磁超聲檢測成像系統(tǒng)，其利用EMAT探頭而實現(xiàn)對金屬試件內(nèi)部缺陷的檢測，從而能充分利用EMAT探頭的各種性能。

為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種電磁超聲檢測成像系統(tǒng)，其中，包括上位機、FPGA電路、機械裝置、發(fā)射電路、接收電路以及EMAT探頭，該EMAT探頭在機械裝置的帶動下而可沿待測試件的表面移動，該機械裝置、發(fā)射電路、接收電路均設(shè)置在EMAT探頭與FPGA電路之間，該發(fā)射電路接收FPGA電路發(fā)出的探測信號而進行脈沖驅(qū)動和功率放大后輸送至EMAT探頭，該接收電路則接收由EMAT探頭檢測的輸出信號而進行消噪濾波和增益放大后輸送至FPGA電路，該FPGA電路與上位機通信相連。

進一步，該FPGA電路與上位機之間通過USB通訊接口通信相連。

進一步，該電磁超聲檢測成像系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在EMAT探頭與發(fā)射電路和接收電路之間，以根據(jù)當(dāng)前信號讓發(fā)射電路或接收電路與EMAT探頭相連。

進一步，該發(fā)射電路包括驅(qū)動電路和功率放大電路，該驅(qū)動電路的輸入端與FPGA電路相連，該驅(qū)動電路的輸出端與功率放大電路的輸入端相連，該功率放大電路的輸出端與EMAT探頭相連。

進一步，該接收電路包括首尾相連的濾波電路、放大電路和選頻電路，該濾波電路的輸入端與EMAT探頭相連，該選頻電路的輸出端與FPGA電路相連。