[實用新型]一種永磁鐵與線圈提離距離可調的電磁超聲換能器

有效

• 申請號: 201721498533.2
• 申請日: 2017-11-12
• 公開（公告）號: CN207528197U
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 唐東林;侯軍;廖光平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G01S15/08;G01S7/521
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種永磁鐵與線圈提離距離可調的電磁超聲換能器，用于非接觸式的金屬板材厚度檢測。它主要由鎖緊螺釘、接收線圈、激發線圈、永磁鐵陣列、永磁鐵外殼、換能器外殼、軸承、彈簧、導線及調整絲杠組成。它克服了傳統的電磁超聲換能器永磁鐵吸引力不可調的缺點，能夠通過調節永磁鐵與線圈之間的提離距離來控制檢測的靈活度。其技術方案是：調整絲杠的順時針轉動促使彈簧拉伸，通過軸承使軸承外殼往下移動，帶動永磁鐵陣列向下移動，從而實現了提離距離的減小，提離距離的增大為其逆過程。通過上述方式，本實用新型能夠使電磁超聲換能器對不同材料的檢測更加靈活。

技術領域

本實用新型專利涉及到機械制造領域，具體涉及一種電磁超聲換能器結構的創新，它廣泛應用于金屬板材的測厚。

背景技術

電磁超聲換能器(eletromagnetic ultrasonic transducer ,EMAT)主要應用在鋼板或者鋁板的測厚、火車輪軌道的探傷、輸油管道探傷等領域，優點是可以實現在線檢測，無需耦合劑，可以適應高溫高壓檢測環境。目前問題是：檢測鐵板等鐵磁性材料厚度時，永磁鐵激勵的偏置磁場對不同材料的吸引力不可調，容易導致探頭磨損甚至損壞。

對電磁超聲換能器的改進，國內外學者進行了大量的研究。文獻：靜態偏置磁場對電磁超聲換能器靈敏度的影響（黃鳳英，北京航空航天大學無損檢測及機電工程研究所，2011）：文章研究了永磁鐵與線圈的間距、永磁鐵厚度、是否增加聚磁板對回波信號的影響。得出結論：永磁鐵與線圈距離越小，回波信號越強，但是信噪比降低，反之亦然；永磁鐵厚度越大，回波信號越強，但是增強的趨勢隨著厚度的增加逐漸變緩；增加聚磁板會增加回波的信噪比。文章指明了永磁鐵對信噪比的影響，但是沒有設計相關的機構去調節永磁鐵與線圈之間的距離。

發明內容

本實用新型專利主要解決的技術問題是發明了一種永磁鐵與線圈提離距離可調的電磁超聲換能器的方法和裝置，它能夠能夠通過調節永磁鐵與線圈之間的提離距離來控制檢測的靈活度。

實用新型采用的技術方案是：

發明了一個升降機構，升降機構調整永磁鐵機構的升降。

所述升降機構包括：軸承（7）、彈簧（8）、換能器外殼（6）、調整絲杠（10）。所述軸承（7）安裝在永磁鐵外殼（5）中，彈簧（8）串在調整絲杠（10）上，調整絲杠（10）和換能器外殼（6）以螺紋連接以控制升降。

本實用新型的益果是：本實用新型專利能夠使EMAT換能器更好的適應在各種鐵磁性材料上面的檢測，移動時更具靈活性。

附圖說明

圖1是本發明一種永磁鐵與線圈提離距離可調的電磁超聲換能器是一較佳實施例的平面結構示意圖；

圖2是鐵板的示意圖；

圖3是磁鐵充磁方向的示意圖；

圖4是“回”型線圈結構的平面示意圖；

圖5是永磁鐵陣列的磁感應強度仿真一維圖；

圖中各部件的標記說明：1、鎖緊螺釘；2、接收線圈；3、激發線圈；4、永磁鐵陣列；5、永磁鐵外殼；6、換能器外殼；7、軸承；8、彈簧；9、導線；10、調整絲杠；11、鐵板。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示的一種永磁鐵與線圈提離距離可調的電磁超聲換能器，磁鋼用6個的N52的釹鐵硼永磁鐵列，其充磁方式如附圖3所示，強磁一側放置在鐵板上方。線圈用“回”型激發線圈，為與磁鐵4的磁場分布相匹配，其外側面積和磁鐵底部面積相等，線圈的電流流向為順時針方向。在升降機構部分，軸承（7）外輪廓固定在永磁鐵外殼（5）中，內側固定在調整絲杠（10）上，彈簧（8）串在調整絲杠（10）上面，調整絲杠（10）和換能器外殼（6）用螺紋連接以控制升降。檢測鐵板厚度時，激發線圈（3）激發是由導線（10）通入幅值為100A和頻率為1MHz的正弦交變電流完成，根據電磁感應原理，被測鐵板（11）表面會感應出渦流，該渦流在永磁鐵陣列（4）的偏致磁場作用下會受到交變的洛倫茲力作用，進而促進被測導體內的晶粒碰撞而產生高頻振動，形成超聲波并在鐵板（11）中傳播，反射回來的回波由接收線圈（1）接收，從而完成了對鐵板厚度的檢測。調整絲杠調節永磁鐵與線圈的距離來適應不同材料的吸引力，檢測鋁板時，往下調節磁鐵以增大鋁板上面的磁感應強度，然而在檢測鐵板時，調整絲杠應往上調節以協調換能器的靈活運用。