[發明專利]一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法

在審

• 申請號: 202011390265.9
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112684013A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 翟國富;李永虔;屈正揚;李策;鄧超然;楊潤杰;李茜;王淑娟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法，解決了現有電磁超聲換能器無法激勵和接收多種波長超聲導波的問題，屬于電磁超聲無損檢測領域。本發明通過設計理想的多波長空間信號，使用脈沖調制技術對空間信號進行模擬，得到脈沖調制序列，進而得到電磁超聲線圈參數，即：線圈導線的排布、線圈寬度和線圈間距，完成對線圈設計，本發明的脈沖調制序列為脈沖幅度調制脈沖序列、脈沖寬度調制脈沖序列和脈沖波數調制脈沖序列，可以分別制作出能激勵和接收多種波長導波的脈沖幅度調制線圈、脈沖寬度調制線圈和脈沖波數調制線圈。

技術領域

本發明涉及一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法，屬于電磁超聲無損檢測領域。

背景技術

相較于傳統的壓電換能器，電磁超聲換能器使用時無需耦合劑。這種非接觸式的檢測技術使其非常適合應用于一些特殊的應用中，比如高溫檢測、高速在線掃描檢測等。而且，電磁超聲換能器在使用時不會受到耦合劑對測量精度的影響，在聲時、衰減等方面的測量上具有更高的精度，因此，電磁超聲換能器在結構健康監測、微觀組織結構損傷、材料特性測量等方面也更有優勢。

導波電磁超聲換能器往往被用來激勵單一波長的超聲導波。但是，單一波長的導波對缺陷檢測的靈敏度是有限的。使用多種波長的導波可以對材料中的損傷進行更加準確的評估。在非線性超聲導波檢測中，接收換能器也需要具有能同時接收兩種波長超聲波的能力。除此之外，能激勵小波長導波的電磁超聲換能器的制作難度也較高。因此，能激勵和接收多種波長導波的電磁超聲換能器是必要的。

目前，能同時激勵和接收多種波長導波的單一電磁超聲換能器還鮮有研究，更沒有相應的電磁超聲換能器設計方法。這大大限制了電磁超聲換能器的檢測靈敏度、對缺陷的評估準確度和應用范圍。

發明內容

針對現有電磁超聲換能器無法激勵和接收多種波長超聲導波的問題，本發明提供一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法。

本發明的一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法，所述方法包括：

S1、設計理想的空間信號；

S2、使用脈沖幅度調制技術對空間信號進行模擬，得到脈沖幅度調制脈沖序列，所述脈沖幅度調制脈沖序列為單位沖擊脈沖序列且各脈沖無寬度、幅值相等；

S3、根據脈沖幅度調制脈沖序列得到電磁超聲線圈參數：

線圈中各導線按照脈沖幅度調制脈沖序列進行排布，線圈中相鄰導線的中心間距等于脈沖幅度調制脈沖序列中相鄰脈沖的中心間距，線圈寬度根據需求進行設置，各導線采用串聯或并聯連接；

S4、根據線圈參數進行線圈制作。

本發明還提供一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法，所述方法包括：

S1、設計理想的空間信號；

S2、使用脈沖寬度調制技術對空間信號進行模擬，得到脈沖寬度調制脈沖序列，所述脈沖寬度調制脈沖序列的各脈沖序列有寬度、寬度不一且幅值相等；

S3、根據脈沖寬度調制脈沖序列得到電磁超聲線圈參數：

線圈中各導線按照脈沖寬度調制脈沖序列進行排布，線圈中相鄰導線的中心間距等于脈沖寬度調制脈沖序列中相鄰脈沖的中心間距，線圈寬度等于各脈沖寬度調制脈沖序列的寬度，各導線采用串聯或并聯連接；

S4、根據線圈參數進行線圈制作。

本發明還提供一種多波長電磁超聲換能器線圈設計方法，所述方法包括：

S1、設計理想的空間信號；

S2、使用脈沖波數調制技術對空間信號進行模擬，得到脈沖波數調制脈沖序列，所述脈沖波數調制脈沖序列為單位沖擊脈沖序列且各脈沖無寬度、幅值相等；