CN103207239B - 一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头。在两端的第一、第二磁靴的上端面上装有U形的下磁轭，U形的下磁轭底部绕有线圈，两个引线同时连接脉冲激励与接收装置，U形的下磁轭的两端上面分别装有第一、第二永磁体，第一、第二永磁体内侧面间嵌有上磁轭，上下扁平的球形旋转块安装在上磁轭中间孔中，旋转块能在中间孔中作360度旋转，通过旋转块的旋转，改变上磁轭中间孔气隙的大小，进而改变偏置磁路磁场大小。本发明采用永磁体实现了偏置磁场大小的调节，在装卸时可调节旋转块位置使旁路磁路导通而工作磁路处于断开状态，解决了目前永磁体使用过程的安全问题，将线圈绕制在下磁轭，使线圈成为整个探头的一部分，给检测带来便捷。
Description
技术领域
本发明涉及磁致伸缩超声导波检测装置，尤其是涉及一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头。
背景技术
磁致伸缩超声导波检测技术是一种新型无损检测技术，区别于传统的超声体波，导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射,并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的，在固体介质的表面和边界上进行传播，其突出特点是单点激励，衰减小，传播距离远，超声导波相比传统无损检测有两个明显的优势：首先在构件的一点处安装探头激发出超声导波，它可以沿构件传播几十米至上百米的距离，导波遇到缺陷、焊缝或端面等声阻抗变化界面将发生反射或透射，反射波传播至探头通过信号放大、调理和处理即可得到导波传播区域内构件的整体信息，因此它不需要传统无损检测方法要求探头与被检测物体之间的逐点扫描式相对运动；其次，由于超声导波在构件的整个横截面上都有质点的振动，声场遍及整个壁厚，这意味着导波既可以检测构件的内部缺陷也可以检测构件的外部缺陷
磁致伸缩导波探头是超声导波检测的一个关键部件，关系到超声导波的换能效率与检测效率。专利号200810196822.6公开了一种确定磁致伸缩导波检测工作点的方法，需要在被检测物体四周套上检测线圈，并且需要不断增加或减少永磁体来确定最优偏置磁场。专利号201010195927.7公开了一种调节磁致伸缩检测纵向静态磁场的装置，检测线圈与探头装置分离，需要单独固定在被测物件上，通过千分尺调节静态磁场大小。专利号96193696.1公开了一种利用磁致伸缩传感器的管道检测装置，将一块永磁体布置在管道外侧，管道四周绕制检测线圈进行信号检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头，通过调节上磁轭的气隙改变片磁场大小，将超声导波激励、检测线圈绕制在下磁轭上形成一个整体，可进行磁致伸缩纵向导波检测。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括第一磁靴，第一永磁体，线圈，旋转块，上磁轭，第二永磁体，下磁轭，第二磁靴；在两端的第一磁靴和第二磁靴的上端面上装有U形的下磁轭，U形的下磁轭底部绕有线圈，两个引线作为接头，同时连接脉冲激励与接收装置，U形的下磁轭的两端上面分别装有第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体内侧面间嵌有上磁轭，上下扁平的球形旋转块安装在上磁轭中间孔中，旋转块能在中间孔中作360度旋转，在0度位置时，气隙为0，在90度位置时，气隙最大，通过旋转块的旋转，改变上磁轭中间孔气隙的大小，进而改变偏置磁路磁场大小。
第一永磁体和第二永磁体位于上磁轭和下磁轭之间，每侧各一个与上磁扼和下磁轭形成旁路磁路；第一永磁体和第二永磁体与上磁轭、第一磁靴、第二磁靴和第一磁靴、第二磁靴下面的被测物形成静态偏置磁路。
本发明具有的有益效果是：
本发明采用永磁体而且实现了偏置磁场大小的调节，在装卸和搬运时可调节旋转块位置使旁路磁路导通而工作磁路处于断开状态，解决了目前永磁体使用过程的安全问题，将线圈绕制在下磁轭，使线圈称为整个探头装置的一部分，这样一体化的探头结构给磁致伸缩纵向导波检测带来了便捷。
附图说明
图1是磁致伸缩纵向导波探头结构示意图。
图 2是本发明应用于外径70mm拱桥吊杆的检测信号。
图中：1、第一磁靴，2、第一永磁体，3、线圈，4、旋转块，5、上磁轭，6、第二永磁体，7、下磁轭，8、第二磁靴，9、被测物，10、拱桥吊杆端面反射信号，11、吊杆刻蚀第一回波信号，12、吊杆刻蚀第二回波信号，13、检测起始波。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括第一磁靴1，第一永磁体2，线圈3，旋转块4，上磁轭5，第二永磁体6，下磁轭7，第二磁靴8；在两端的第一磁靴1和第二磁靴8的上端面上装有U形的下磁轭7，U形的下磁轭7底部绕有线圈3，两个引线作为接头，同时连接脉冲激励与接收装置，U形的下磁轭7的两端上面分别装有第一永磁体2和第二永磁体6，第一永磁体2和第二永磁体6内侧面间嵌有上磁轭5，上下扁平的球形旋转块4安装在上磁轭5中间孔中，手动转动旋转块4能在中间孔中作360度旋转，在0度位置时，气隙为0，在90度位置时，气隙最大，通过旋转块4的旋转，改变上磁轭中间孔气隙的大小，进而改变偏置磁路磁场大小。
第一永磁体2和第二永磁体6位于上磁轭5和下磁轭7之间，每侧各一个与上磁扼5和下磁轭7形成旁路磁路；第一永磁体2和第二永磁体6与上磁轭5、第一磁靴1、第二磁靴8和第一磁靴1、第二磁靴8下面的被测物9形成静态偏置磁路。
旋转块4为两边切边的球形旋转块，调节旋转块的角度将改变气隙大小，工作磁路在吊杆中可产生静态偏置磁场，而且通过调节旋转块4改变气隙大小即可实现偏置磁场大小的调节；下磁轭7上缠绕有线圈3，当线圈通过脉冲电流，将通过工作磁路在吊杆中产生脉冲激励磁场，从而激发出纵向模态超声导波，反之，当导波遇到缺陷或界面反射回来时，相应区域的磁化强度会发生变化，由磁致伸缩逆效应、磁路原理和法拉第电磁感应定理，将在下磁轭的线圈中产生感应电压；两个磁靴是导磁体，与被测物9直接接触。
如图2所示，是应用本发明探头对外径70mm、长1.2m的拱桥吊杆进行检测时得到的实例信号。将本发明的磁致伸缩纵向导波探头固定在拱桥吊杆外围，使两个磁靴与吊杆可靠接触，把频率128Khz、峰峰值100V的两个周期正弦波信号作为超声导波激励信号接入到线圈3中。调节旋转块在45度左右，使偏置磁路中带有有磁场，并且线圈3中激励信号产生的磁场可以作用于吊杆上。将线圈3的引线同时接到信号放大电路，信号放大电路输出的信号经过滤波、显示，得到如图2所示的检测回波。拱桥吊杆端面反射信号10是超声导波传输到吊杆端面1.2m处产生的回波信号，吊杆刻蚀第一回波信号11是吊杆0.9m处的一个横向刻蚀产生的回波信号，吊杆刻蚀第二回波信号12是吊杆0.6m处的一个横向刻蚀产生的回波信号，检测起始波13是超声导波激励信号在激励时感应的电磁信号。在检测时，旋转块的角度是需要通过调整以达到最佳检测效果，在本次检测中，旋转块在45度左右时检测效果最佳，得到的回波信号峰峰值最大，如图2所示吊杆刻蚀第二回波信号12的峰峰值是0.4V，调整旋转块角度偏离45度时，吊杆刻蚀第二回波信号12的峰峰值将小于0.4V。
Claims (2)
1.一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头，其特征在于：包括第一磁靴（1），第一永磁体（2），线圈（3），旋转块（4），上磁轭（5），第二永磁体（6），下磁轭（7），第二磁靴（8）；在两端的第一磁靴（1）和第二磁靴（8）的上端面上装有U形的下磁轭（7），U形的下磁轭（7）底部绕有线圈（3），两个引线作为接头，同时连接脉冲激励与接收装置，U形的下磁轭（7）的两端上面分别装有第一永磁体（2）和第二永磁体（6），第一永磁体（2）和第二永磁体（6）内侧面间嵌有上磁轭（5），上下扁平的球形旋转块（4）安装在上磁轭（5）中间孔中，旋转块（4）能在中间孔中作360度旋转，在0度位置时，气隙为0，在90度位置时，气隙最大，通过旋转块（4）的旋转，改变上磁轭中间孔气隙的大小，进而改变偏置磁路磁场大小。
2.根据权利要求1所述的一种一体化可调节磁致伸缩纵向导波探头，其特征在于：第一永磁体（2）和第二永磁体（6）位于上磁轭（5）和下磁轭（7）之间，每侧各一个与上磁轭（5）和下磁轭（7）形成旁路磁路；第一永磁体（2）和第二永磁体（6）与上磁轭（5）、第一磁靴（1）、第二磁靴（8）和第一磁靴（1）、第二磁靴（8）下面的被测物（9）形成静态偏置磁路。
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