[發(fā)明專利]一種激勵(lì)和接收超聲水平剪切導(dǎo)波的超聲換能探頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410204890.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104076094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李衛(wèi)彬;胡詩(shī)誠(chéng);秦曉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/24
• 分類號(hào): G01N29/24
• 代理公司: 廈門市精誠(chéng)新創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 方惠春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)一種激勵(lì)和接收超聲水平剪切導(dǎo)波的超聲換能探頭，按國(guó)際專利分類表(IPC)劃分屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種磁性、非磁性板狀、類板狀及曲面結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)裝置。?

背景技術(shù)

水平剪切導(dǎo)波是一種在平行于導(dǎo)體表面、在板內(nèi)振動(dòng)傳播的超聲導(dǎo)波。由于其對(duì)導(dǎo)體表面缺陷敏感，且不受導(dǎo)體表面質(zhì)量影響的特點(diǎn)，非常適用于不可達(dá)或隱蔽區(qū)域的表面開(kāi)裂、厚度變薄等缺陷的檢測(cè)。采用磁致伸縮換能器產(chǎn)生和接收水平剪切導(dǎo)波是一種有效的方法。這種方法的原理是利用鐵磁物質(zhì)在交變的外磁場(chǎng)中，由于磁化狀態(tài)的改變，其尺寸在各方向發(fā)生變化產(chǎn)生振動(dòng)。?

目前的磁致伸縮換能器通過(guò)具有強(qiáng)烈的磁致伸縮性的薄鐵磁片吸附在被檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面上完成，在使用前需要將待測(cè)結(jié)構(gòu)表面打磨平，只能用于檢測(cè)鐵磁性材料，應(yīng)用范圍窄。在使用時(shí)，需要安裝電磁鐵或永磁體等外置磁場(chǎng)，安裝費(fèi)時(shí)，不方便使用，因此需要改進(jìn)。?

中國(guó)文獻(xiàn)CN101813670A公開(kāi)一種管道軸向超聲導(dǎo)波換能探頭，它包括一預(yù)磁化的鎳鐵合金片和多組線圈帶；所述鎳鐵合金片沿待測(cè)管道的周向緊密固定在待測(cè)管道外壁上，所述鎳鐵合金片上的剩余磁通密度沿待測(cè)管道周向分布，該控頭只適用于管道檢測(cè)，且鎳鐵合金片需要預(yù)磁化處理。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種激勵(lì)和接收超聲水平剪切導(dǎo)波的超聲換能探頭，可應(yīng)用于鐵磁性或非鐵磁性材料結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，在使用中，有無(wú)耦合劑都可以激勵(lì)和接收相關(guān)的水平剪切導(dǎo)波，無(wú)論接觸平面平坦或彎曲的情況下都能使用。?

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種激勵(lì)和接收超聲水平剪切導(dǎo)波的超聲換能探頭，包括鐵鈷合金磁介質(zhì)片、多組線圈帶、兩塊永磁體以及換能器殼體，其中：

鐵鈷合金磁介質(zhì)片，其設(shè)置在換能器殼體底部開(kāi)口處用來(lái)和被檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面直接接觸；

多組線圈帶，其為一根導(dǎo)線纏繞固定在螺線管上的多組線圈，相鄰兩組線圈中心距離相等，該線圈帶和兩塊永磁體固定在換能器殼體內(nèi)且位于鐵鈷合金磁介質(zhì)片一側(cè)；

永磁體，有兩塊，其分別置于多組線圈帶的兩側(cè)以提供靜態(tài)磁場(chǎng)并與多組線圈帶通電產(chǎn)生正交磁場(chǎng)進(jìn)行超聲導(dǎo)波的激發(fā)和接收。

進(jìn)一步，所述多組線圈帶的導(dǎo)線的起始端連接檢測(cè)裝置的前置放大器，多組線圈帶的導(dǎo)線末端依次連接阻抗器和示波器。?

進(jìn)一步，所述鐵鈷合金磁介質(zhì)片的厚度為0.2~1mm。?

進(jìn)一步，所述鐵鈷合金磁介質(zhì)片內(nèi)的水平剪切超聲導(dǎo)波的波長(zhǎng)為相鄰兩組線圈帶的中心距離的2倍。?

進(jìn)一步，所述多組線圈帶的總組數(shù)為3~10組，每組線圈的導(dǎo)線匝數(shù)為2~20匝。?

進(jìn)一步，所述多組線圈帶的每組線圈的繞設(shè)斜度與螺線管軸線垂直。?

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于磁性、非磁性板狀、類板狀及曲面結(jié)構(gòu)中的水平剪切導(dǎo)波檢測(cè)，本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：?

1.?由于本發(fā)明采取永磁體和繞組線帶通電產(chǎn)生正交磁場(chǎng)進(jìn)行超聲導(dǎo)波的激發(fā)和接收，故裝置本身結(jié)構(gòu)小巧，且對(duì)待測(cè)構(gòu)件的材料形狀沒(méi)有特殊要求，無(wú)論是否有耦合劑、無(wú)論是磁性或非磁性材料結(jié)構(gòu)、無(wú)論平面是否平坦或者彎曲的情況下都能使用；

2.?本發(fā)明由于采用等間隔線圈纏繞方式，所激發(fā)和接收的水平剪切超聲導(dǎo)波的波長(zhǎng)是各組線圈間中心距離的二倍，故具有選頻功能，所激發(fā)和接收的水平剪切超聲導(dǎo)波具有頻率固定和單一的優(yōu)點(diǎn)。?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖。?

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖3是本發(fā)明多組線圈繞管的示意圖。?

圖4是運(yùn)用于本發(fā)明激勵(lì)/接收的水平剪切導(dǎo)波信號(hào)時(shí)域圖。?

圖5是運(yùn)用于本發(fā)明激勵(lì)/接收的水平剪切導(dǎo)波信號(hào)頻域圖。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：?