[發明專利]改進式雙簇回折線圈緊湊型SH0

在審

• 申請號: 202310515840.0
• 申請日: 2023-05-09
• 公開（公告）號: CN116660368A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 趙欣;張智勇;陳峰;武莉波;郝海龍;張淇;王豐;申帥帥;王宇宏
• 申請（專利權）人: 中建二局安裝工程有限公司;中建二局河北建設有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/34
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周禹希

本發明公開了改進式雙簇回折線圈緊湊型SHsubgt;0/subgt;模態電磁超聲傳感器,所述傳感器包括周期型永磁鐵陣列組合、傳感器激勵線圈和過孔，其中，傳感器激勵線圈采用雙簇回折線圈設計，周期型永磁鐵陣列組合置于雙簇回折線圈長直導線位置處，且每組周期型永磁鐵與每簇回折激勵線圈相對應。周期永磁鐵式電磁聲傳感器的磁鐵陣列設計，適配目標激勵頻率下SHsubgt;0/subgt;模態超聲波波長，同時將常規跑道式激勵線圈發展為雙層雙簇回折線圈，縮減傳感器激勵線圈兩端尺寸，優化緊湊SHsubgt;0/subgt;模態電磁超聲傳感器幾何結構，減少起弧、落弧處焊縫檢測盲區。

技術領域

本發明涉及超聲無損檢測領域，特別是改進式雙簇回折線圈緊湊型SH₀模態電磁超聲傳感器。

背景技術

鋼結構裝配式建筑形式，把工廠加工制作的鋼構件和配件，運輸到建筑施工現場，通過焊接方式在現場裝配安裝。根據現行國家標準《鋼結構設計規范》和《鋼焊縫手工超聲波探傷方法及質量分級法》，一級焊縫應進行100%的超聲波檢測。受焊接工藝參數、焊材和溫度等影響，焊縫的起弧、落弧處，常因不能熔透而出現凹形的焊口（即弧坑)等缺陷，這些缺陷對承載力影響很大，受力后容易產生應力集中而出現裂紋。因此，起弧、落弧處的焊縫檢測需要重點關注。

超聲波檢測是利用超聲波在金屬構件內部傳播進而對缺陷進行檢查的一種無損檢測方法。超聲波檢測技術因超聲波產生的原理不同分為壓電超聲波檢測和電磁超聲波檢測。壓電超聲傳感器中的壓電材料在壓電效應作用下產生機械振動，振動能量通過耦合劑傳遞給鋼結構，并以超聲波的形式在鋼結構內部傳播，因此壓電超聲波檢測技術對試件表面要求較高，鋼結構表面需打磨且涂覆耦合劑。采用壓電超聲檢測技術進行鋼結構焊縫缺陷檢測時，構件表面打磨工序消耗大量的人工與時間成本。

電磁超聲波檢測技術基于電磁感應原理，通電線圈提供動磁場，磁鐵提供靜磁場。動、靜磁場在試件內部作用產生應力波源，激發超聲波，因此電磁超聲波檢測技術具有非接觸、無需耦合的檢測優點。電磁超聲傳感器可以通過磁鐵和線圈的結構設計，實現目標模態超聲波的激勵與接收。其中SH₀模態水平剪切波以其非頻散、波速恒定、邊界處無模態轉換、與缺陷作用后不易發生模式轉換的特征，具有檢測信號易于分析識別的優點，適用于鋼結構焊縫檢測。

為了避免起弧、落弧處焊縫的超聲檢測盲區，減小端面反射回波的影響，減少接收直達波信號的分析難度，發展聲場集中的SH₀模態水平剪切模態電磁超聲傳感器，對于提高起弧、落弧處焊縫缺陷識別能力十分必要。

發明內容

本發明的目的是提供改進式雙簇回折線圈緊湊型SH₀模態電磁超聲傳感器，要解決鋼結構焊縫缺陷檢測的技術問題，從傳感器的結構優化設計出發，調整磁鐵配置（寬度和數量）和激勵線圈回折部位尺寸，激勵聲場集中的SH₀模態水平剪切波，減少端面反射回波的影響，減小起弧、落弧處焊縫缺陷檢測盲區。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：本發明提供改進式雙簇回折線圈緊湊型SH₀模態電磁超聲傳感器，所述傳感器包括周期型永磁鐵陣列組合、傳感器激勵線圈和過孔3，

其中，傳感器激勵線圈采用雙簇回折線圈2設計，周期型永磁鐵陣列組合置于雙簇回折線圈2長直導線位置處，且每組周期型永磁鐵與每簇回折激勵線圈相對應。

進一步，周期型永磁鐵的充磁方向為磁鐵的厚度方向，且在放置時相鄰單塊永磁鐵間的磁極方向相反。

進一步，周期型永磁鐵陣列組合中單塊永磁鐵的寬度等于所設計的激勵SH₀模態導波波長的一半。

進一步，單個永磁鐵高度為5mm，長度為18mm，寬度為10mm。

進一步，單簇由8根長直導線組成，導線間距1mm，單根長直導線長度32mm，有效工作長度30mm。