CN105548352B - 一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器，包含磁性的上壳体和无磁性的下壳体，以及用于握持和操作的牵引手柄；所述下壳体上设置有高频线圈和两块磁极方向相同的永磁体，两块永磁体均呈上宽下窄的扇形结构，高频线圈从其中一块永磁体的下侧绕过，形成激励端；所述上壳体与下壳体的上部配合，使两块永磁体相互平行地吸附在上壳体上；所述下壳体的下部的两侧上对称地设置有多个刚性轮；根据上述内容，本发明的无端部检测盲区的电磁超声波换能器可以增加磁场和信号的强度以及信噪比，便于使用和操作，线圈便于更换，而且工作时可以保护线圈不受损害，消除了检测盲区，以及有效保护工件表面等优点。

Description

一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器
技术领域
本发明涉及一种超声波换能器，具体地说是一种主要用于棒料和管材表面无损检测、管材导波整体无损检测以及测厚检测的无端部检测盲区的电磁超声波换能器。
背景技术
目前常用的电磁超声波换能器（EMAT）多采用永磁体加高频线圈；其中永磁体提供激励超声的恒定磁场，高频线圈用于激励和接收电磁超声，由高频线圈、永磁体（外加磁场）和被测工件构成电磁超声激励系统；电磁超声激励系统产生的电磁超声有两种效应，洛伦兹力效应和磁致伸缩效应；当被测工件为非磁性金属材料产生洛伦兹力效应，而当被测工件为磁性金属材料还会产生磁致伸缩效应；向高频线圈通一个强大脉冲电流，这样的脉冲电流会在被测工件表面感应出涡流，涡流在外加磁场中受洛仑兹力的作用，使被测工件表面激励出电磁超声；另外脉冲电流产生的脉冲磁场和外加磁场的作用同样会使被测工件表面产生磁致伸缩作用，磁致伸缩效应一样会产生电磁超声；与此相反，这两种效应呈现可逆性，返回声压使质点的振动也会在磁场作用下使高频线圈两端的电压发生变化，从而形成回波；通过检测超声波在被测工件中传播产生的异常衰减或反射回波信号可以对被测件的厚度、缺陷进行检测，这种检测过程无需耦合剂，对工件表面无要求，检测速度快。
目前使用的永磁体电磁超声波探头中的永磁体均采用平面结构，在钢管（棒）上的有效接触面小，且磁力线方向难与被测件表面保持垂直，从而导致检测信号中有明显的杂波信号且信噪比差；而且受永磁体吸力分布限制，均存在明显的检测盲区，无法保证被测件的完整检测；而为保证EMAT的信噪比和信号强度，通常都会尽可能提高永磁体的磁场强度，使得探头与被测件之间产生强大的吸附力，难以相对移动，移动或安装过程中容易对工件表面造成损伤；同时，EMAT的线圈需要根据检测功能（导波、表面波等）经常更换，而且是易损件，需要对其严格保护。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种主要用于棒料和管材表面无损检测、管材导波整体无损检测以及测厚检测的无端部检测盲区的电磁超声波换能器。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器，包含磁性的上壳体和无磁性的下壳体，以及用于握持和操作的牵引手柄；所述下壳体上设置有高频线圈和两块磁极方向相同的永磁体，两块永磁体均呈上宽下窄的扇形结构，高频线圈从其中一块永磁体的下侧绕过，形成激励端；所述上壳体与下壳体的上部配合，使两块永磁体相互平行地吸附在上壳体上；所述下壳体的下部的两侧上对称地设置有多个刚性轮。
优选的，所述两块永磁体的底面和顶面均为同心圆弧，高频线圈包含与永磁体的底部贴合的圆弧段。
优选的，所述高频线圈的圆弧段的两边为配合段，两个配合段均通过锁紧螺丝分别固定在下壳体的两侧上，其中一个配合段上还设置有线圈插座。
优选的，所述激励端位于整体前部，另一块永磁体位于整体后部，形成稳定端。
优选的，所述永磁体与下壳体之间填充有阻燃绝缘材料。
优选的，所述刚性轮呈斜向设置，使刚性轮的轮面与被测物体的表面相切。
优选的，所述刚性轮在下壳体两侧各设置三个，同一侧的三个刚性轮与两个永磁体间隔设置。
优选的，所述上壳体和下壳体的前端设置有前端盖，后端设置有后端盖。
优选的，所述牵引手柄呈斜向固定后端盖上。
优选的，所述前端盖为软质材料的防撞垫。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，主要是用于管材以及棒料的表面检测，也可以用于管材的导波检测以及测厚检测；通过在下壳体中设置两个磁极方向相同的永磁体，使得磁力线相斥，增加垂直向下的磁场强度，永磁体采用同心圆的扇形结构，可以使磁力线方向与被测物体表面保持严格的垂直，且线圈的圆弧段与被测物体表面的距离均匀，增加了信号的强度和信噪比；探头的激励端可以移动到被测物体的端面，甚至移出端面，完全消除检测盲区；当探头激励端部分移出端面时，稳定端由于更大的吸附面积，产生的吸附力大于激励端，因此可以继续保持探头稳定，不会翻滚下去而损伤线圈；同时激励端会产生往回的吸力，增加推动探头的阻力，此时，操作人员可以据此调整自己的操作；高频线圈可以很方便地进行更换，根据检测缺陷的功能类型，如探伤、测厚等，选择相应的导波、体波、表面波线圈；斜向设置的牵引手柄使得推动探头更方便，当需要取下或安装探头时，只需握住牵引手柄的端部往上撬，形成杠杆结构，可以有效的克服永磁体的吸附力，使操作更加轻松，并能同时克服放置探头时突然变化的吸附力，保护工件表面；而且，多个刚性滚轮可以增大探头与工件的接触面积，更加有效地保护工件表面；放置探头时防撞垫端先着地，然后稳定端依次放置，可以消除放置探头时候的冲击力；取下探头时上翘牵引杆，防撞垫可以形成一个稳定的支点，更加稳定，也能保护工件表面。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器的立体图；
附图2为本发明的一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器的侧剖视图；
附图3为本发明的一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器的正剖视图；
附图4为本发明的一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器的高频线圈的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图1-4所示，本发明所述的一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器，包含磁性的上壳体1和无磁性的下壳体2，以及用于握持和操作的牵引手柄3；所述下壳体2上设置有高频线圈4和两块磁极方向相同的永磁体5，永磁体5与下壳体2之间填充有阻燃绝缘材料；所述上壳体1安装在下壳体2的顶部，使两块永磁体5相互平行地吸附在上壳体1上；整体的前端设置有前端盖7，后端设置有后端盖8，前端盖7在前侧与上壳体1和下壳体2配合，后端盖8在后侧将上壳体1卡紧在下壳体2上，牵引手柄3呈斜向固定后端盖8的一侧上，前端盖7具有防撞效果，使用质地较软的材料；所述的两块永磁体5均呈上宽下窄的扇形结构，两块永磁体5的底面和顶面均为同心圆弧，而且该圆弧与棒状被测物体11的截面圆弧同圆心，高频线圈4从位于下壳体2前侧的永磁体5的下侧绕过，形成激励端，另一块永磁体5的位于下壳体2的后侧，形成稳定端；所述高频线圈4包含圆弧段41和圆弧段41两边的配合段42，圆弧段41与永磁体5的底部圆弧贴合，使得圆弧段41的各部分与棒状被测物体11的表面距离均匀，两个配合段42均通过锁紧螺丝44分别固定在下壳体2的左右两侧上，其中一个配合段42上还设置有线圈插座43；所述下壳体2的下部的两侧上对称地设置有6个刚性轮6，同一侧的三个刚性轮6与两个永磁体5间隔设置，即每个永磁体5的前后两侧各有一个刚性轮6，刚性轮6可以呈斜向设置，使刚性轮6的轮面与被棒状被测物体11的表面相切，当然，刚性轮6也可以通过设计轮面的斜度等其他同等变换方式来达到相切的目的；放置探头时，前端盖7一端先着地，然后后端依次放置，可以消除放置探头时候的冲击力；取下探头时上翘牵引手柄3，前端盖7可以形成一个稳定的支点，更加方便，也能保护工件表面。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无端部检测盲区的电磁超声波换能器，包含磁性的上壳体（1）和无磁性的下壳体（2），以及用于握持和操作的牵引手柄（3）；其特征在于：所述下壳体（2）上设置有高频线圈（4）和两块磁极方向相同的永磁体（5），两块永磁体（5）均呈上宽下窄的扇形结构，高频线圈（4）从其中一块永磁体（5）的下侧绕过，形成激励端；所述上壳体（1）与下壳体（2）的上部配合，使两块永磁体（5）相互平行地吸附在上壳体（1）上；所述下壳体（2）的下部的两侧上对称地设置有多个刚性轮（6）。
2.根据权利要求1所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述两块永磁体（5）的底面和顶面均为同心圆弧，高频线圈（4）包含与永磁体（5）的底部贴合的圆弧段（41）。
3.根据权利要求2所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述高频线圈（4）的圆弧段（41）的两边为配合段（42），两个配合段（42）均通过锁紧螺丝（44）分别固定在下壳体（2）的两侧上，其中一个配合段（42）上还设置有线圈插座（43）。
4.根据权利要求1所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述激励端位于整体前部，另一块永磁体（5）位于整体后部，形成稳定端。
5.根据权利要求1所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述永磁体（5）与下壳体（2）之间填充有阻燃绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述刚性轮（6）呈斜向设置，使刚性轮（6）的轮面与被测物体的表面相切。
7.根据权利要求1或6所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述刚性轮（6）在下壳体（2）两侧各设置三个，同一侧的三个刚性轮（6）与两个永磁体（5）间隔设置。
8.根据权利要求1所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述上壳体（1）和下壳体（2）的前端设置有前端盖（7），后端设置有后端盖（8）。
9.根据权利要求8所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述牵引手柄（3）呈斜向固定后端盖（8）上。
10.根据权利要求8所述的无端部检测盲区的电磁超声波换能器，其特征在于：所述前端盖（7）为软质材料的防撞垫。
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