[發明專利]產生單一模態蘭姆波的電磁超聲換能器及其設計方法

在審

• 申請號: 202110306587.9
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112924560A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李松松;郭中會;楊瑩;李晨;何慧敏;王宇恒;郭忠宇;張琦
• 申請（專利權）人: 大連海洋大學
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;B06B1/04
• 代理公司: 大連大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 崔雪

1.一種產生單一模態蘭姆波的電磁超聲換能器，其特征在于，包括：永磁鐵(1)、金屬線圈單元(2)和酯類固體膠(4)；

所述永磁鐵(1)的底面開設弧形凹槽，開設弧形凹槽之后永磁鐵(1)呈拱形結構，所述永磁鐵(1)的弧形凹槽之內設置金屬線圈單元(2)；

所述金屬線圈單元(2)，包括：多層并聯的曲折線圈；所述曲折線圈從底層向上層彎折數逐漸減小；下一層的曲折線圈與其上一層的曲折線圈連接；

所述酯類固體膠(4)填充永磁鐵(1)和曲折線圈之間空隙；曲折線圈與被測試件(3)不相接觸；曲折線圈設置于被測試件(3)上方。

2.根據權利要求1所述的產生單一模態蘭姆波的電磁超聲換能器，其特征在于，所述金屬線圈單元(2)設置三層曲折線圈，底層曲折線圈具有五處彎折，中層曲折線圈具有三處彎折，上層曲折線圈具有一處彎折。

3.一種根據權利要求1或2所述的產生單一模態蘭姆波的電磁超聲換能器的設計方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟100，獲取用戶輸入的電磁超聲換能器參數，所述電磁超聲換能器參數包括拱形結構中弧形凹槽的寬度和高度；

步驟200，根據以下公式確定拱形結構中弧形凹槽的寬度、高度和半徑的關系為：

其中，w表示拱形結構中弧形凹槽的寬度，h表示拱形結構中弧形凹槽的高度，R表示拱形結構的弧形凹槽的半徑；

步驟300，通過以下公式確定永磁鐵1上任意a點的坐標為：

利用拱形結構中弧形凹槽的寬度、高度和半徑的關系，得到以下公式：

步驟400，通過以下公式確定在永磁鐵1弧形凹槽中酯類固體膠4的任意b點到a點的距離為：

其單位矢為：

步驟500，根據磁場強度公式確定永磁鐵1對b點的磁場強度為：

其中，μ₀表示真空中的磁導率；q_m表示磁荷的數值；表示磁荷位置與距離磁荷r處連線的單位矢；

步驟600，根據同一個永磁鐵1，每一處的磁荷數值相同，并利用公式(2)、公式(3)、公式(6)，得到永磁鐵1對b點的磁場強度為：

即：

步驟700，根據公式(5)、公式(6)將磁場強度分解為水平方向分量H_bx和垂直方向分量H_by：

步驟800，由于要求產生垂直方向的磁場強度，將H_bx設置為0，得到如下公式：

步驟900，利用公式(10)進行數學運算，可得拱形結構中弧形凹槽的寬度與高度的倍數系數：

其中，k表示拱形結構中弧形凹槽的寬度與高度的倍數系數；

步驟1000，根據確定拱形結構中弧形凹槽的寬度與高度的倍數系數，進而得到產生單一模態蘭姆波的電磁超聲換能器。