CN112284308A - 电磁超声横波测厚探头 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电磁超声横波测厚探头，包括：外壳单元；设置在外壳单元内部的两个磁体；激励接收单元，包括设置在外壳单元两外侧的两个L型线圈骨架、固定在每个L型线圈骨架底面且分别与一个磁体位置相对应的两个线圈、设置于L型线圈骨架的侧面与外壳单元接触位置的弹簧、固定L型线圈骨架与外壳单元侧面且可调节旋入外壳单元长度的调节螺栓；所述弹簧，用于压紧所述调节螺栓的头部和L型线圈骨架；所述两个线圈中每个线圈的一端同时与电磁超声仪器连接，用于接收电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器反馈回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度。本申请可以提高测厚精度。

Description

电磁超声横波测厚探头
技术领域
本申请涉及超声无损检测技术领域，尤其涉及一种电磁超声横波测厚探头。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
电磁超声是一种应用在无损检测领域的新技术，其通过电磁耦合在金属构件中激励出超声波同时接收回波信号，以探究金属构件的内部情况，能很好地反映金属构件的厚度信息。电磁超声与传统的超声检测技术相比，具有精度高、不需要耦合剂等优点，因此在工业生产中得到广泛的应用。如专利CN 201510342382.0公开了一种横波直入射电磁超声传感器，该横波直入射电磁超声传感器通过设置圆柱形磁铁产生磁场，同时在下部设置环形线圈实现对电磁超声信号的激励与接收。该横波直入射电磁超声传感器在小提离下能实现对厚度的测量，但当提离增大时，由于磁场强度的水平分布出现变化，固定的线圈将不再处于最强的磁场区域，导致测厚精度降低。
发明内容
本申请实施例提供一种电磁超声横波测厚探头，用以提高测厚精度，该电磁超声横波测厚探头包括：
外壳单元；设置在外壳单元内部的两个磁体3，两个磁体3相对于外壳单元底面的位置不同；激励接收单元，包括设置在外壳单元两外侧的两个L型线圈骨架5、固定在每个L型线圈骨架5底面且分别与一个磁体3位置相对应的两个线圈7、设置于L型线圈骨架5的侧面与外壳单元接触位置的弹簧10、将L型线圈骨架5的侧面与外壳单元固定的调节螺栓9；其中，所述调节螺栓9旋入外壳单元的深度可调节；所述弹簧10，用于压紧所述调节螺栓9的头部和L型线圈骨架5；所述两个线圈7中每个线圈7的一端同时与电磁超声仪器连接，用于接收电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器反馈回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度；其中，所述回波信号是处于磁体3磁场中的线圈7感应超声横波的回波产生的，所述超声横波的回波是处于磁体3磁场中的被测构件在激励信号的作用下振动产生的超声横波传播到被测构件底部反射得到的。
本申请实施例中，调节螺栓旋入外壳单元的深度可调节，弹簧压紧调节螺栓的头部和L型线圈骨架，当调节螺栓旋入外壳单元的深度增大或减小时，在弹簧压力作用下，L型线圈骨架随调节螺栓深度的改变而水平移动，从而使得线圈相对于磁体的位置改变，这样在提离改变导致磁场强度的分布出现变化时，能够通过调节线圈的位置而使线圈处于磁场强度最大的最佳激励接收位置，提升测厚精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请实施例中电磁超声横波测厚探头的主剖视图；
图2为本申请实施例中电磁超声横波测厚探头的右视图；
图3为本申请实施例中电磁超声横波测厚探头的左视图；
图4为本申请实施例中电磁超声横波测厚探头的俯视图；
图5为利用本申请实施例中电磁超声横波测厚探头测厚时得到的信号波形图。
附图标号
1：上壳体 2：连接螺栓
3：磁体 4：下壳体
5：L型线圈骨架 6：接线插头
7：线圈 8：屏蔽层
9：调节螺栓 10：弹簧
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。
首先需要说明的是，本申请中，线圈骨架5的底面为电磁超声横波测厚探头与被测构件的接触面，上、下的位置是相对接触面而言，远离接触面的方向为“上”，靠近接触面的方向为“下”。
本申请实施例提供一种电磁超声横波测厚探头，如图1所示，为电磁超声横波测厚探头的主剖视图，电磁超声横波测厚探头包括外壳单元，两个磁体3和激励接收单元。
外壳单元，用于装置的整体固定。
外壳单元，包括上壳体1、下壳体4和连接上壳体1和下壳体4的连接螺栓2。
两个磁体3设置在外壳单元内部，上壳体1与下壳体4包裹两个磁体3。两个磁体3相对于外壳单元底面的位置不同。在本申请实施例中，磁体3用于磁化被测构件。
激励接收单元，包括设置在外壳单元两外侧的两个L型线圈骨架5、固定在每个L型线圈骨架5底面且分别与一个磁体3位置相对应的两个线圈7、设置于L型线圈骨架5的侧面与外壳单元接触位置的弹簧10、将L型线圈骨架5的侧面与外壳单元固定的调节螺栓9。
其中，每个L型线圈骨架5的侧面与下壳体4的一侧侧面相接触，底面与下壳体4的底面相接触。调节螺栓9旋入外壳单元的深度可调节。
弹簧10，用于压紧调节螺栓9的头部和L型线圈骨架5。
为了防止弹簧10的位置发生较大移动，可以在L型线圈骨架5的侧面与下壳体4的接触位置设置空腔，将弹簧10设置在空腔内部。调节螺栓9穿过空腔将L型线圈骨架5的侧面与下壳体4的侧面相固定。
当调节螺栓9旋出，即调节螺栓9旋入外壳单元的深度减小时，弹簧10压缩量减小，弹簧10推动L型线圈骨架5向外移动，重新压紧调节螺栓9的头部与L型线圈骨架5；当调节螺栓9旋入，即调节螺栓9旋入外壳单元的深度增大时，调节螺栓9推动L型线圈骨架5向内移动，进而使得弹簧10压缩量增大。
需要说明的是，为了使下壳体4与L型线圈骨架5的连接更加稳固，可以设置多个调节螺栓9，示例性的，图2及图3中给出了设置两个调节螺栓9的示意图。对于调节螺栓9设置的具体数量，在此不做限定。
两个线圈7中每个线圈7的一端同时与电磁超声仪器连接，用于接收电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器反馈回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度。其中，回波信号是处于磁体3磁场中的线圈7感应超声横波的回波产生的，超声横波的回波是处于磁体3磁场中的被测构件在激励信号的作用下振动产生的超声横波传播到被测构件底部反射得到的。
如图4所示，两个线圈7中每个线圈7除与接线插头6连接的一端之外的另一端相互连接。
如图4所示，线圈7呈跑道型。激励单元还包括屏蔽层8，屏蔽层8设置在跑道型线圈7外侧的下方。屏蔽层8固定在线圈7外侧的下方，用于削弱线圈7外侧的交变电流在被测构件中感应产生的涡流。
如图2及图3所示，图2为电磁超声横波测厚探头的右视图，图3为电磁超声横波测厚探头的左视图。激励接收单元还可以包括接线插头6，接线插头6设置在右侧L型线圈骨架5的侧面，另一左侧L型线圈骨架5的侧面不设置接线插头6。
需要说明的是，接线插头6也可以设置在左侧L型线圈骨架5上，对于其设置在哪侧L型线圈骨架5上，以及其设置的具体位置，在此不做限定。
如图4所示，接线插头6的一端同时与两个线圈7中每个线圈7的其中一端连接，另一端与电磁超声仪器(图4中未示出)连接，用于向线圈7传输电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器传输线圈7发送的回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度。
在本申请实施例中，线圈骨架5使用非导电非导磁材料制作而成。该非导电非导磁材料可以为聚四氟乙烯或尼龙等。非导电非导磁材料可以防止线圈7产生的磁场在线圈骨架5中耗散。
下面将简要描述电磁超声横波测厚探头的工作原理。
电磁超声横波测厚探头工作时，将其放置在被测构件上，L型线圈骨架5的底面接触被测构件。与接线插头6连接的电磁超声仪器向线圈7中输入激励信号，由于激励信号是交变电流，其在下方被测构件中将产生涡流，在磁体3的磁场作用下，被测构件将会受到洛伦兹力作用，进而发生振动，形成超声波横波向下传播。超声横波传播到被测构件底部后会反射，回波在静态磁场中将产生涡流，进而使线圈7中产生感应电流，即回波信号。该回波信号通过接线插头6传输到电磁超声仪器中。接收到回波信号，电磁超声仪器上显示回波信号的波形，通过波形中的峰-峰值确定声时，结合波速即可计算确定被测构件的厚度。
示例性的，如图5所示，为电磁超声仪器上显示的回波信号的波形图。其中，S1～S4分别为电磁超声仪器接收到的四个被测构件底部回波。
本申请实施例中，调节螺栓9旋入外壳单元的深度可调节，弹簧10压紧调节螺栓9的头部和L型线圈骨架5，当调节螺栓9旋入外壳单元的深度增大或减小时，在弹簧10压力作用下，L型线圈骨架5随调节螺栓9深度的改变而水平移动，从而使得线圈7相对于磁体3的位置改变，这样在提离改变导致磁场强度的分布出现变化时，能够通过调节线圈7的位置而使线圈7处于磁场强度最大的最佳激励接收位置，提升测厚精度。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁超声横波测厚探头，其特征在于，所述电磁超声横波测厚探头包括：
外壳单元；
设置在外壳单元内部的两个磁体(3)，两个磁体(3)相对于外壳单元底面的位置不同；
激励接收单元，包括设置在外壳单元两外侧的两个L型线圈骨架(5)、固定在每个L型线圈骨架(5)底面且分别与一个磁体(3)位置相对应的两个线圈(7)、设置于L型线圈骨架(5)的侧面与外壳单元接触位置的弹簧(10)、将L型线圈骨架(5)的侧面与外壳单元固定的调节螺栓(9)；其中，所述调节螺栓(9)旋入外壳单元的深度可调节；
所述弹簧(10)，用于压紧所述调节螺栓(9)的头部和L型线圈骨架(5)；
所述两个线圈(7)中每个线圈(7)的一端同时与电磁超声仪器连接，用于接收电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器反馈回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度；
其中，所述回波信号是处于磁体(3)磁场中的线圈(7)感应超声横波的回波产生的，所述超声横波的回波是处于磁体(3)磁场中的被测构件在激励信号的作用下振动产生的超声横波传播到被测构件底部反射得到的。
2.根据权利要求1所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，每个线圈(7)呈跑道型；所述激励单元还包括屏蔽层(8)，所述屏蔽层(8)设置在跑道型线圈(7)外侧的下方。
3.根据权利要求1所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，所述激励接收单元，还包括接线插头(6)，所述接线插头(6)的一端同时与两个线圈(7)中每个线圈(7)的其中一端连接，另一端与电磁超声仪器连接，用于向线圈(7)传输电磁超声仪器输入的激励信号，以及向电磁超声仪器传输线圈(7)发送的回波信号，以供电磁超声仪器根据回波信号确定被测构件的厚度。
4.根据权利要求1所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，两个线圈(7)中每个线圈(7)除与接线插头(6)连接的一端之外的另一端相互连接。
5.根据权利要求1所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
所述外壳单元，包括上壳体(1)、下壳体(4)和连接上壳体(1)和下壳体(4)的连接螺栓(2)；
上壳体(1)与下壳体(4)包裹两个磁体(3)。
6.根据权利要求5所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
每个L型线圈骨架(5)的侧面与下壳体(4)的一侧侧面相接触，底面与下壳体(4)的底面相接触。
7.根据权利要求6所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
所述L型线圈骨架5的侧面与下壳体(4)的接触位置设置有空腔；
所述弹簧(10)设置在空腔内部。
8.根据权利要求7所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
所述调节螺栓(9)穿过空腔将L型线圈骨架(5)的侧面与下壳体(4)的侧面相固定。
9.根据权利要求1所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
所述线圈骨架(5)使用非导电非导磁材料制作而成。
10.根据权利要求5所述的电磁超声横波测厚探头，其特征在于，
所述线圈骨架(5)的制作材料包括聚四氟乙烯或尼龙。
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