[發明專利]一種焦距可調的電磁超聲相控陣換能器

在審

• 申請號: 201811623474.6
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109759307A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 童凱;魏志輝;張建衛;范弘;劉濤;劉光磊;徐磊;朱國慶;李艇;王宏亮
• 申請（專利權）人: 鋼研納克檢測技術股份有限公司
• 主分類號: B06B1/04
• 分類號: B06B1/04;G01N29/34
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

本發明屬于超聲無損檢測技術領域，具體涉及一種用于超聲檢測的焦距可調的電磁超聲相控陣換能器。該換能器包括與被檢工件(6)配合工作的永磁鐵(2)和電磁超聲線圈(4)，所述電磁超聲線圈(4)貼附在被檢工件(6)外表面，該電磁超聲線圈(4)由多個不同直徑的同心圓的獨立線圈組成，所述永磁鐵(2)外面設置有探頭外殼(1)，永磁鐵(2)與電磁超聲線圈(4)之間設置有一個薄銅片(3)；在多個不同直徑的同心圓的獨立線圈中，內環線圈和外環線圈的激勵電流之間具有可調節的相對延時Δt。本發明將相控陣技術應用到電磁超聲換能器中，便可以通過改變每個線圈的電流相位，實現電子調節探頭焦距的效果，使得電磁超聲技術的應用更加廣泛。

技術領域

本發明屬于超聲無損檢測技術領域，具體涉及一種用于超聲檢測的焦距可調的電磁超聲相控陣換能器。

背景技術

傳統的壓電超聲換能器是由壓電晶體的壓電效應原理激發超聲波，必須經過水或油等聲耦合介質才能將超聲波傳入被檢工件中，在許多領域壓電超聲都遇到了難以克服的困難，因此無需耦合介質的電磁超聲檢測技術應運而生。

電磁超聲探傷技術與傳統的壓電超聲探傷技術的區別僅在于產生超聲波的方式不同，電磁超聲換能器是由一個通以高頻電流的線圈及外磁場組成，同時工件本身也屬于換能器的一個不可缺少的組成部分，超聲波直接在工件中產生。

由于電磁超聲不需要聲耦合介質，所以在很多領域都有壓電超聲所無法取代的優勢，是少數能夠適應中間階段惡劣環境下檢測的無損檢測方法之一。同時，隨著微電子技術及計算機技術的發展，將相控陣技術應用到電磁超聲換能器中，便可以通過改變每個線圈的電流相位，實現電子調節探頭焦距的效果，使得電磁超聲技術的應用更加廣泛。例如，中國發明專利申請No.201710942500.0公開了‘一種電磁超聲相控陣換能器’(申請日2017.10.11)，該換能器包括永磁鐵、多通道線圈、屏蔽導線和插頭；所述多通道線圈固定在永磁鐵的下方；所述屏蔽導線的一端與多通道線圈相連，屏蔽導線的另一端與插頭相連，但是沒有提供調節焦距的手段。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種焦距可調的電磁超聲相控陣換能器。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種焦距可調的電磁超聲相控陣換能器，它包括與被檢工件6配合工作的永磁鐵2和電磁超聲線圈4，所述電磁超聲線圈4貼附在被檢工件6外表面，該電磁超聲線圈4由多個不同直徑的同心圓的獨立線圈組成，所述永磁鐵2外面設置有探頭外殼1，永磁鐵2與電磁超聲線圈4之間設置有一個薄銅片3；

在多個不同直徑的同心圓的獨立線圈中，內環線圈和外環線圈的激勵電流之間具有可調節的相對延時Δt。

所述電磁超聲線圈4的每個獨立線圈為單匝導線繞制而成，所有線圈組成一個平面同心圓。

該換能器在被檢工件6內部產生具有可調軸向焦距的超聲剪切波，該超聲剪切波的運動方向垂直于被檢工件6表面。

該換能器通過調節不同直徑的獨立線圈之間的相對延時Δt，調整換能器工作所需的焦距。

所述永磁鐵2具有穩恒磁場B，磁場方向垂直于被檢工件6的表面。

為保證繞制所述電磁超聲線圈4的每個獨立線圈電阻抗的一致性，每個獨立線圈的線徑由內向外依次遞增，獨立線圈之間間距為0.1±0.01mm。

所述探頭外殼1由鋁合金或不銹鋼材質加工而成，永磁鐵2采用釹鐵硼材料制備。

所述薄銅片3厚度為0.1～0.2mm。

所述電磁超聲線圈4前設置有耐磨片5，材料為陶瓷片或高電阻合金，厚度為0.5±0.1mm。

本發明的有益效果在于：