CN105973995A - 一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电磁超声检测领域，其公开了一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其包括探头壳体、开关、隔磁板、环形磁铁、立体螺旋线圈、铁芯电磁铁及平面回形线圈。所述探头壳体是由隔磁材料制成的，其开设有通孔，所述通孔用于小直径圆截面钢材穿过以进入所述探头壳体。所述开关设置在所述探头壳体的顶端，其包括分别与所述立体螺旋线圈及所述平面回形线圈电性连接的第一开关及第二开关。所述隔磁板设置在所述探头壳体内，其将所述探头壳体分成上下两层，所述通孔、所述环形磁铁及所述立体螺旋线圈位于上层，所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于下层。本发明的电磁超声探头具备多功能，结构简单，检测效率较高，适用性较强。

Description

一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头
技术领域
本发明属于电磁超声检测领域，更具体地，涉及一种适用于圆截面钢材及板材的电磁超声探头，所述电磁超声探头结构简单，提高了检测效率。此外，所述电磁超声探头能够检测直径小于等于5毫米的圆截面钢材的缺陷，且能够同时检测圆截面钢材及板材，适用性较强。
背景技术
钢铁是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业的发展。在钢铁中，圆截面钢材(如棒材、管材)、板材所占比例较大，应用较广泛，圆截面钢材、板材的质量检测具有重要的意义。在众多的检测技术中，由于电磁超声检测技术无需耦合剂，可以非接触测量，可以高温检测，而在圆截面钢材、板材的检测中得到广泛的应用。
针对圆截面钢材及板材的电磁超声检测，已设计出了多种电磁超声检测探头，但大多数探头功能较单一，或只支持一种钢材的检测即检测两种钢材需要两个探头，或支持两种钢材的检测但不能同时检测两种钢材，检测效率较低。除此之外，对于一些小径圆截面钢材，一般多用传统的涡流和超声检测，主要因为检测装置结构较简单，但涡流检测所需时间较长，超声检测需要耦合剂，对工件表面要求较高。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，所述电磁超声探头结合电磁超声检测的特点，针对电磁超声探头的结构及部件连接关系进行设计。所述电磁超声探头的隔磁板将所述探头壳体分为上下两层，所述通孔、所述环形磁铁及所述立体螺旋线圈位于上层，所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于下层；小直径(直径小于等于5毫米)圆截面钢材穿过所述通孔以进入所述探头壳体进行检测，同时大直径(直径大于5毫米)圆截面钢材及板材可以设置在所述探头壳体的下部进行检测，实现了小直径的圆截面的钢材的检测，且可以实现同时检测小直径圆截面钢材与板材。此外，所述电磁超声探头具备多功能，结构简单，检测效率较高，适用性较强。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其包括探头壳体、开关、隔磁板、环形磁铁、立体螺旋线圈、铁芯电磁铁及平面回形线圈，其特征在于：
所述探头壳体是由隔磁材料制成的，其开设有通孔，所述通孔用于供直径小于等于5毫米的圆截面钢材穿过以进入所述探头壳体；
所述开关设置在所述探头壳体的顶端，其包括分别与所述立体螺旋线圈及所述平面回形线圈电性连接的第一开关及第二开关，所述第一开关及所述第二开关分别用于控制所述立体螺旋线圈及所述平面回形线圈内的交流电流的通断；
所述隔磁板设置在所述探头壳体内，其将所述探头壳体分成上下两层，所述通孔、所述环形磁铁及所述立体螺旋线圈位于上层，所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于下层；
所述立体螺旋线圈设置在所述环形磁铁的内部；所述平面回形线圈设置在所述铁芯电磁铁的底部。
进一步的，所述隔磁板包括水平隔磁板及与所述水平隔磁板垂直连接的竖直隔磁板，所述水平隔磁板将所述探头壳体分成上下层；所述竖直隔磁板将所述下层分成左右侧；所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于所述竖直隔磁板的右侧。
进一步的，所述电磁超声探头还包括设置在所述探头壳体的下层的马蹄形磁铁及设置在所述马蹄形磁铁下部的平面曲折线圈，所述马蹄形磁铁及所述平面曲折线圈位于所述竖直隔磁板的左侧；所述开关还包括与所述平面曲折线圈电性连接的第三开关，所述第三开关用于控制所述平面曲折线圈内的交流电流的通断。
进一步的，所述电磁超声探头还包括设置在所述探头壳体上且分别位于所述竖直隔磁板的两侧的第一直流电源接口及第二直流电源接口，所述第一直流电源接口与所述马蹄形磁铁电性连接，其用于电性连接外部电源与所述马蹄形磁铁；所述第二直流电源接口与所述铁芯电磁铁电性连接，其用于电性连接所述外部电源与所述铁芯电磁铁。
进一步的，所述电磁超声探头还包括交流电路接口，所述交流电路接口与所述开关电性连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，采用本发明的适用于圆截面钢材及板材的电磁超声探头，所述电磁超声探头的隔磁板将所述探头壳体分为上下两层，所述通孔、所述环形磁铁及所述立体螺旋线圈位于上层，所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于下层；小直径(直径小于等于5毫米)的圆截面钢材穿过所述通孔以进入所述探头壳体进行检测，同时大直径(直径大于5毫米)的圆截面钢材及板材可以设置在所述探头壳体的下部进行检测，实现了小直径的圆截面钢材的检测，且可以实现同时检测小直径的圆截面钢材与板材。此外，所述电磁超声探头具备多功能，结构简单，检测效率较高，适用性较强。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的适用于圆截面钢材及板材的电磁超声探头的结构示意图。
图2中的(a)、(b)、(c)分别是图1中的电磁超声探头的立体螺旋线圈、平面回形线圈、平面曲折线圈的结构示意图。
图3是图1中的电磁超声探头检测小直径圆截面钢材的使用状态示意图。
图4是图1中的电磁超声探头检测大直径圆截面钢材或者板材的使用状态示意图。
图5是图1中的电磁超声探头同时检测小直径圆截面钢材及板材的使用状态示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：20-电磁超声探头，1-环形磁铁，2-立体螺旋线圈，3-隔磁板，4-铁芯电磁铁，5-平面回形线圈，6-马蹄形磁铁，7-平面曲折线圈，8-开关，8A-第一开关，8B-第二开关，8C-第三开关，9-交流电路接口，10-探头壳体，11A-第一直流电源接口，11B-第二直流电源接口，31-小直径圆截面钢材，32-大直径圆截面钢材，33-板材。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1至图3，本发明较佳实施方式提供的适用于圆截面钢材及板材的电磁超声探头20，其包括探头壳体10、隔磁板3、开关8、交流电路接口9、环形磁铁1、立体螺旋线圈2、铁芯电磁铁4、平面回形线圈5、马蹄形磁铁6、平面曲折线圈7及直流电源接口。所述隔磁板3设置在所述探头壳体10内，其将所述探头壳体10分成上下两层。所述环形磁铁1及所述立体螺旋线圈2位于上层，所述铁芯电磁铁4、所述平面回形线圈5、所述马蹄形磁铁6及所述平面曲折线圈7位于下层。
所述探头壳体10基本呈内空的圆柱状，其上层对应所述环形磁铁1的位置开设有通孔，所述通孔用于供小直径(直径小于5毫米)的圆截面钢材穿过已进入所述探头壳体10内。可以理解，在实施方式中，所述通孔可以开设于所述上层的其他位置。本实施方式中，所述探头壳体10是由隔磁材料制成的。
所述隔磁板3设置在所述探头壳体10内，其包括水平隔磁板及与所述水平隔磁板垂直连接的竖直隔磁板。所述水平隔磁板用于将所述探头壳体10隔成上下两层；所述竖直隔磁板用于将所述下层分成左右两侧。
所述开关8设置在所述探头壳体10的顶端，其与所述交流电路接口9电性连接。本实施方式中，所述开关8包括第一开关8A、第二开关8B及第三开关8C，所述第一开关8A与所述立体螺旋线圈2电性连接。所述第二开关8B与所述平面回形线圈5电性连接。所述第三开关8C与所述平面曲折线圈7电性连接。所述第一开关8A、所述第二开关8B及所述第三开关8C分别用于控制所述立体螺旋线圈2、所述平面回形线圈5及所述平面曲折线圈7内的交流电流的有无(即通断)。
所述环形磁铁1及所述立体螺旋线圈2设置在所述上层。所述立体螺旋线圈2设置在所述环形磁铁1的内部。本实施方式中，所述环形磁铁1是由钕铁硼材料制成的，其上下两端分别为N极、S极；所述立体螺旋线圈2是由漆包线绕制而成的，其高度小于等于所述环形磁铁1的高度，匝数和间距可以根据实际需要调整。
所述铁芯电磁铁4设置在所述探头壳体10内，且其位于所述竖直隔磁板的右侧。本实施方式中，所述铁芯电磁铁4是由漆包线线圈绕着铁芯组成的，其通入直流电会产生沿所述铁心轴向的纵向磁场。
所述平面回形线圈5设置在所述探头壳体10内，且其位于所述竖直隔磁板的右侧。本实施方式中，所述平面回形线圈5贴在所述铁芯电磁铁4的下端，其是由漆包线绕制而成的。
所述马蹄形磁铁6设置在所述探头壳体10内，且其位于所述竖直隔磁板的左侧。本实施方式中，所述马蹄形磁铁6是由线圈绕着马蹄形铁芯组成的，其通入直流电会产生水平的磁场。
所述平面曲折线圈7设置在所述探头壳体10内，且其位于所述竖直隔磁板的左侧。本实施方式中，所述平面曲折线圈7贴设在所述马蹄形磁铁6的下部，其是由漆包线绕制而成的。
所述直流电源接口设置在所述探头壳体10上，其包括第一直流电源接口11A及第二直流电源接口11B。所述第一直流电源接口11A及所述第二直流电源接口11B分别位于所述竖直隔磁板的两侧。所述第一直流电源接口11A与所述马蹄形磁铁6电性连接。所述第二直流电源接口11B与所述铁芯电磁铁4电性连接。
所述电磁超声探头20检测小直径圆截面钢材31(棒材，管材)时，首先，所述小直径圆截面钢材31的一端穿过所述通孔进入所述探头壳体10内；之后，所述交流电路接口9连接外部电路，所述第一开关8A闭合，所述第二开关8B及所述第三开关8C断开，交流电流流经所述立体螺旋线圈2的同时产生感应磁场，处在所述感应磁场中的所述小直径圆截面钢材31的表面产生电涡流，且所述小直径圆截面钢材31在所述环形磁铁1的磁场及所述感应磁场中受到电磁力而振动产生超声波，所述超声波传播到所述小直径圆截面钢材31的端面或者缺陷会发生反射而形成回波信号，所述电磁超声探头20的接收组件接收所述回波信号并将所述回波信号转换成电信号传输到外部处理电路，所述外部处理电路对所述电信号进行处理及分析，从而达到检测所述小直径圆截面钢材31的目的。
请参阅图4及图5，所述电磁超声探头20可以应用于大直径圆截面钢材32或板材33的缺陷检测。首先，将所述大直径圆截面钢材32或板材33放置在所述电磁超声探头20的正下方；之后，所述交流电路接口9连接外部电路，所述第一直流电源接口11A连接外部电源通入直流电，所述第二开关8B闭合，所述第一开关8A及所述第三开关8C断开，所述大直径圆截面材料32或所述板材33的表面因受到电磁力而水平振动产生超声横波，所述超声横波沿所述板材33的厚度方向或大直径圆截面材料32的径向传播时遇到缺陷或底面会产生反射而产生回波信号，所述电磁超声探头20的接收组件接收到所述回波信号并将所述回波信号转换成电信号传输到外部处理电路，所述外部处理电路对所述电信号进行处理及分析，从而达到对所述大直径圆截面材料32或所述板材33进行内部缺陷检测和测厚的目的。
所述电磁超声探头20还可以同时应用于小直径圆截面材料31或板材33的检测。首先，所述小直径圆截面的钢材31(如小直径棒材、管材)的一端穿过所述通孔后进入所述探头壳体10内，并将所述板材33放在所述电磁超声探头20的正下方；之后，所述交流电路接口9处通入外部电路，在所述第一直径电源接口11A(或者所述第二直流电源开关11B)连接外部电源通入直流电，所述第一开关8A及所述第三开关8C(或者所述第二开关8B)闭合，所述第二开关8B(或者所述第三开关8C)断开，从而达到同时对所述小直径圆截面钢材31和所述板材33进行检测的目的。
可以理解，在其他实施方式中，所述电磁超声探头20可以同时省略所述竖直隔磁板、所述第一直流电源接口11A、所述马蹄形磁铁6及所述平面曲折线圈7；或者省略所述竖直隔磁板、所述第二直流电源接口11B、所述铁芯电磁铁4及所述平面回形线圈5。
采用本发明的适用于圆截面钢材及板材的电磁超声探头，所述电磁超声探头的隔磁板将所述探头壳体分为上下两层，所述通孔、所述环形磁铁及所述立体螺旋线圈位于上层，所述铁芯电磁铁及所述平面回形线圈位于下层；小直径(直径不大于5毫米)的圆截面钢材穿过所述通孔以进入所述探头壳体进行检测，同时大直径的圆截面钢材及板材可以设置在所述探头壳体的下部进行检测，实现了小直径的圆截面钢材的检测，且可以实现同时检测小直径的圆截面钢材与板材。此外，所述电磁超声探头具备多功能，结构简单，检测效率较高，适用性较强。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其包括探头壳体(10)、开关(8)、隔磁板(3)、环形磁铁(1)、立体螺旋线圈(2)、铁芯电磁铁(4)及平面回形线圈(5)，其特征在于：
所述探头壳体(10)是由隔磁材料制成的，其开设有通孔，所述通孔用于供直径小于等于5毫米的圆截面钢材穿过以进入所述探头壳体(10)；
所述开关(8)设置在所述探头壳体(10)的顶端，其包括分别与所述立体螺旋线圈(2)及所述平面回形线圈(5)电性连接的第一开关(8A)及第二开关，所述第一开关(8A)及所述第二开关(8B)分别用于控制所述立体螺旋线圈(2)及所述平面回形线圈(5)内的交流电流的通断；
所述隔磁板(3)设置在所述探头壳体(10)内，其将所述探头壳体(10)分成上下两层，所述通孔、所述环形磁铁(1)及所述立体螺旋线圈(2)位于上层，所述铁芯电磁铁(4)及所述平面回形线圈(5)位于下层；
所述立体螺旋线圈(2)设置在所述环形磁铁(1)的内部；所述平面回形线圈(5)设置在所述铁芯电磁铁(4)的底部。
2.如权利要求1所述的适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其特征在于：所述隔磁板(3)包括水平隔磁板及与所述水平隔磁板垂直连接的竖直隔磁板，所述水平隔磁板将所述探头壳体(10)分成上下层；所述竖直隔磁板将所述下层分成左右侧；所述铁芯电磁铁(4)及所述平面回形线圈(5)位于所述竖直隔磁板的右侧。
3.如权利要求2所述的适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其特征在于：所述电磁超声探头(20)还包括设置在所述探头壳体(10)的下层的马蹄形磁铁(6)及设置在所述马蹄形磁铁(6)下部的平面曲折线圈(7)，所述马蹄形磁铁(6)及所述平面曲折线圈(7)位于所述竖直隔磁板的左侧；所述开关(8)还包括与所述平面曲折线圈(7)电性连接的第三开关(8C)，所述第三开关(8C)用于控制所述平面曲折线圈(7)内的交流电流的通断。
4.如权利要求3所述的适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其特征在于：所述电磁超声探头(20)还包括设置在所述探头壳体(10)上且分别位于所述竖直隔磁板的两侧的第一直流电源接口(11A)及第二直流电源接口(11B)，所述第一直流电源接口(11A)与所述马蹄形磁铁(6)电性连接，其用于电性连接外部电源与所述马蹄形磁铁(6)；所述第二直流电源接口(11B)与所述铁芯电磁铁(4)电性连接，其用于电性连接所述外部电源与所述铁芯电磁铁(4)。
5.如权利要求1所述的适用于圆截面钢材及板材检测的电磁超声探头，其特征在于：所述电磁超声探头(20)还包括交流电路接口(9)，所述交流电路接口(9)与所述开关(8)电性连接。
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