[發(fā)明專利]一種內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器及其工作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110396972.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113176342A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;李孟奇;劉正帥;陳振茂;任淑廷;回沛林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/24
• 分類號(hào): G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器，其特征在于：能夠?qū)圩兌阉涔腆w包層模塊中的多折彎型雙壁冷卻管連接界面進(jìn)行檢測(cè)，該換能器包括兩端開口且加工有螺紋的保護(hù)套(1)，N極相對(duì)插入到保護(hù)套(1)中的永磁鐵對(duì)(2)，周向加裝在保護(hù)套(1)內(nèi)壁上的渦流線圈(3)，以及用于封裝保護(hù)套(1)兩端的旋蓋(4)；所述永磁鐵對(duì)(2)的N極端面平行放置且隔有空氣間隙，永磁鐵對(duì)(2)的N極端面為與軸線成預(yù)設(shè)角度的斜面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器，其特征在于：所述永磁鐵對(duì)(2)由兩塊同軸放置的圓柱形永磁鐵組成，兩塊圓柱形永磁鐵尺寸、形狀和材質(zhì)均相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器，其特征在于：所述渦流線圈(3)為柔性回折線圈，加裝在保護(hù)套中間部分的內(nèi)壁上，平面所視渦流線圈為回折形狀，沿套筒軸線方向的長(zhǎng)邊為工作導(dǎo)線，與保護(hù)套端面相平行的短邊為端線，工作導(dǎo)線與端線垂直，且工作導(dǎo)線軸向長(zhǎng)度大于永磁鐵對(duì)間的空氣間隙，以保證N極端面連線中垂面上的疊加磁場(chǎng)方向斜入射于渦流線圈及待測(cè)管件內(nèi)壁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器，其特征在于：所述保護(hù)套(1)的材料為具有高耐磨性與良好的力學(xué)性能的非金屬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器，其特征在于：所述換能器在裝配完成后保護(hù)套兩端采用旋蓋擰緊封閉，永磁鐵對(duì)在同級(jí)斥力的作用下頂?shù)叫w上實(shí)現(xiàn)軸向位置固定，且調(diào)節(jié)旋蓋與保護(hù)套配合部分的旋轉(zhuǎn)角度便能夠改變永磁鐵對(duì)中的兩永磁鐵間的空氣間隙大小，進(jìn)而調(diào)整偏置磁場(chǎng)的入射角度。

6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的內(nèi)插式電磁超聲螺旋導(dǎo)波換能器的工作方法，其特征在于：首先，搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括依次連接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路、第一換能器、第二換能器、濾波器、放大器和多通道示波器；信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，該信號(hào)首先經(jīng)功率放大器進(jìn)行幅值放大，然后經(jīng)阻抗匹配電路提升信號(hào)能量傳遞效率的處理后，用以驅(qū)動(dòng)第一換能器中的渦流線圈，使渦流線圈在多折彎型雙壁冷卻管內(nèi)激發(fā)渦流；第一換能器產(chǎn)生的斜磁場(chǎng)作用于所激發(fā)的渦流，產(chǎn)生洛倫茲力，進(jìn)而在多折彎型雙壁冷卻管中產(chǎn)生螺旋導(dǎo)波；同時(shí)基于上述效應(yīng)的可逆性，螺旋導(dǎo)波遇到連接界面缺陷發(fā)生反射后，反射聲壓引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在第二換能器的磁場(chǎng)作用下使第二換能器中的渦流線圈輸出電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)過放大濾波后輸入多通道示波器進(jìn)行信號(hào)顯示、數(shù)據(jù)記錄和分析，如此電壓信號(hào)在始波波包和管外壁波包之間出現(xiàn)明顯波包，即缺陷波包，則表明所檢多折彎型雙壁冷卻管在連接界面處存在缺陷；拉動(dòng)換能器，重復(fù)上述步驟，即實(shí)現(xiàn)多折彎型雙壁冷卻管各軸向位置的全周電磁超聲檢測(cè)。