CN113933380A - 一种勒洛三角形电磁超声换能器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属构件无损检测技术领域，具体涉及到一种勒洛三角形电磁超声换能器，包括换能器主体和旋转扫查单元，所述旋转扫查单元包括转子发动机和中心齿轮，所述中心齿轮与换能器主体连接，所述转子发动机驱动中心齿轮转动，所述中心齿轮带动换能器主体转动，所述换能器主体的外缘形状为勒洛三角形。本发明的旋转扫查单元包括转子发动机和中心齿轮，通过转子发动机驱动中心齿轮转动，进而带动换能器主体转动，换能器主体用于在金属构件中产生垂直向下的横波，以对金属构件进行扫查，换能器主体的外缘形状为勒洛三角形，使换能器主体即使在扫查金属构件的边框区域时，也可以接触到金属构件的边角，从而起到扫查无死角的作用。
Description
技术领域
本发明涉及金属构件无损检测技术领域，具体涉及到一种勒洛三角形电磁超声换能器。
背景技术
电磁超声换能器具有非接触检测、无需耦合剂、不用对金属构件表面进行预处理等优点被广泛应用于金属检测、在线扫描检测等。电磁超声换能器既可以用在金属裂纹检测方面，也可以用于检测金属板厚度。因为电磁超声换能器在检测过程中不会因为耦合剂而影响检测精度，故电磁超声换能器在金属裂纹检测，厚度测量等方面具有很大的优势。
目前，大部分的电磁超声换能器结构大部分由圆柱形永磁体与螺旋线圈组成，两者共同作用在金属构件中产生横波。虽然说现有的电磁超声换能器已经具有很好的换能效果，但是电磁超声换能器在扫查金属构件边缘时，金属构件边缘形状会对回波产生一定影响，从而影响检测精度。由于大部分的金属构件都存在边角，现有的电磁超声换能器在检测金属构件时，由于形状特征，在扫查金属构件边框或者边角时存在很多死角部分检测不到，从而影响回波信号或者缺陷回波信号的有效判断。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种勒洛三角形电磁超声换能器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种勒洛三角形电磁超声换能器，用于对金属构件进行扫查，包括换能器主体和旋转扫查单元，所述旋转扫查单元包括转子发动机和中心齿轮，所述中心齿轮与换能器主体连接，所述转子发动机驱动中心齿轮转动，所述中心齿轮带动换能器主体转动，所述换能器主体用于在金属构件中产生垂直向下的横波，所述换能器主体的外缘形状为勒洛三角形。
进一步的，所述勒洛三角形以等边三角形的每个顶点为圆心，以等边三角形的边长为半径，在等边三角形两个顶点间作3段六分之一的圆弧，所述3段圆弧围成的曲边三角形为勒洛三角形。
进一步的，所述换能器主体包括永磁体、线圈，所述永磁体用于产生静磁场，所述线圈用于产生涡流，所述永磁体所产生的的静磁场方向垂直于线圈产生的涡流方向并相互作用生成超声波。
进一步的，所述线圈与永磁体相互作用以接收金属构件的回波。
进一步的，所述永磁体和线圈的外缘形状均为勒洛三角形。
进一步的，所述线圈与永磁体之间存在一定的提离距离。
进一步的，所述永磁体采用钕铁硼永磁铁材料制成。
进一步的，所述线圈为PCB印制而成。
进一步的，所述线圈为单个勒洛三角形线圈采用漆包线绕制而成。
进一步的，所述换能器主体的底部设置有行走轮。
本发明的有益效果：由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的勒洛三角形电磁超声换能器包括换能器主体和旋转扫查单元，旋转扫查单元包括转子发动机和中心齿轮，通过转子发动机驱动中心齿轮转动，进而带动换能器主体转动，换能器主体用于在金属构件中产生垂直向下的横波，以对金属构件进行扫查，换能器主体的外缘形状为勒洛三角形，通过旋转扫查单元驱动换能器主体旋转，使换能器主体即使在扫查金属构件的边框区域时，也可以接触到金属构件的边角，并且换能器主体在金属构件的趋肤深度内可以产生形状与线圈的形状相同，幅值与激励电流大小相同、方向与激励电流相反的涡流，并在金属构件内产生垂直向下的横波，从而起到扫查无死角的作用，不会影响对回波信号或者缺陷回波信号的有效判断，确保扫查的准确性。
附图说明
图1为本发明优选实施例中一种勒洛三角形电磁超声换能器的爆炸结构示意图；
图2为本发明优选实施例中永磁体的结构示意图；
图3为本发明优选实施例中线圈的结构示意图；
图4为本发明优选实施例中换能器主体的仰视示意图；
附图标记：1、换能器主体；2、旋转扫查单元；11、永磁体；12、线圈；13、行走轮；21、转子发动机；22、中心齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-4所示，本发明的优选实施例，一种勒洛三角形电磁超声换能器，用于对金属构件进行扫查，包括换能器主体1和旋转扫查单元2，所述旋转扫查单元2包括转子发动机21和中心齿轮22，所述中心齿轮22与换能器主体1连接，所述转子发动机21驱动中心齿轮22转动，所述中心齿轮22带动换能器主体1转动，所述换能器主体1用于在金属构件中产生垂直向下的横波，所述换能器主体1的外缘形状为勒洛三角形。
本发明的勒洛三角形电磁超声换能器包括换能器主体1和旋转扫查单元2，旋转扫查单元2包括转子发动机21和中心齿轮22，通过转子发动机21驱动中心齿轮22转动，进而带动换能器主体1转动，换能器主体1用于在金属构件中产生垂直向下的横波，以对金属构件进行扫查，换能器主体1的外缘形状为勒洛三角形，通过旋转扫查单元2驱动换能器主体1旋转，使换能器主体1即使在扫查金属构件的边框区域时，也可以接触到金属构件的边角，并且换能器主体1在金属构件的趋肤深度内可以产生形状与线圈12的形状相同，幅值与激励电流大小相同、方向与激励电流相反的涡流，并在金属构件内产生垂直向下的横波，从而起到扫查无死角的作用，不会影响对回波信号或者缺陷回波信号的有效判断，确保扫查的准确性。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
在本实施例中，所述勒洛三角形以等边三角形的每个顶点为圆心，以等边三角形的边长为半径，在等边三角形两个顶点间作3段六分之一的圆弧，所述3段圆弧围成的曲边三角形为勒洛三角形。勒洛三角形是非常典型的定宽曲线，具有定宽性，即一个圆在两条平行线之间滚动，圆始终位于两条平行线之间，并一直与两条平行线保持相切的关系，也就是当勒洛三角形在边长等于勒洛三角形宽度的正方形内旋转时，勒洛三角形的每个角经过的轨迹基本上就是一个正方形。其中勒洛三角形在旋转过程中其中心的转动轨迹为圆，边缘的转动轨迹则大体为正方形，所述的大体为正方形是指正方形的直角并非是直角，而是近似直角，其实为圆角正方形。因此勒洛三角形结构的换能器主体1在扫查时旋转的边缘轨迹大致为正方形，可以对金属构件的边角进行扫查。
在本实施例中，所述换能器主体1包括永磁体11、线圈12，所述永磁体11用于产生静磁场，所述线圈12用于产生涡流，所述永磁体11所产生的的静磁场方向垂直于线圈12产生的涡流方向并相互作用生成超声波。换能器主体1包括永磁体11、线圈12，通过永磁体11产生静磁场，通过线圈12产生涡流，使得永磁体11所产生的的静磁场方向垂直于线圈12产生的涡流方向并相互作用，以生成超声波，进而通过超声波对金属构件进行扫查。
在本实施例中，所述线圈12与永磁体11相互作用以接收金属构件的回波。线圈12同时做激励线圈和接收线圈用，当做激励线圈用时，通过激励线圈与永磁体11相互作用以产生超声波对金属构件进行扫查，金属构件在扫查时产生相应的回波，同时，线圈12做接收线圈用，通过接收线圈与永磁体11相互作用以接收金属构件的回波，进而根据回波对金属构件进行检测判断。
在本实施例中，所述永磁体11和线圈12的外缘形状均为勒洛三角形。永磁体11和线圈12的外缘形状均为勒洛三角形，确保永磁体11和线圈12产生的超声波在扫查旋转时无死角。
在本实施例中，所述线圈12与永磁体11之间存在一定的提离距离。换能器主体1的线圈12与永磁体11在设计时需要留有一定的提离距离，具体的，提离距离设置为0.1mm。
在本实施例中，所述永磁体11采用钕铁硼永磁铁材料制成。采用钕铁硼永磁铁材料制成的永磁体11产生的静磁场较为稳定。
在本实施例中，所述线圈12为PCB印制而成，所述线圈12为单个勒洛三角形线圈12采用漆包线绕制而成。线圈12可为PCB印制而成，也可为单个勒洛三角形线圈12采用漆包线绕制而成，具体视情况而定。
在本实施例中，所述换能器主体1的底部设置有行走轮13。在换能器主体1的底部设置行走轮13，使换能器主体1在金属构件表面上下、左右移动；换能器主体1移动到金属构件边角时，由于换能器主体1的形状，在换能器主体1旋转时仍然可以接触到金属构件待检测的边角区域。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种勒洛三角形电磁超声换能器，用于对金属构件进行扫查，其特征在于：包括换能器主体(1)和旋转扫查单元(2)，所述旋转扫查单元(2)包括转子发动机(21)和中心齿轮(22)，所述中心齿轮(22)与换能器主体(1)连接，所述转子发动机(21)驱动中心齿轮(22)转动，所述中心齿轮(22)带动换能器主体(1)转动，所述换能器主体(1)用于在金属构件中产生垂直向下的横波，所述换能器主体(1)的外缘形状为勒洛三角形。
2.根据权利要求1所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述勒洛三角形以等边三角形的每个顶点为圆心，以等边三角形的边长为半径，在等边三角形两个顶点间作3段六分之一的圆弧，所述3段圆弧围成的曲边三角形为勒洛三角形。
3.根据权利要求1所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述换能器主体(1)包括永磁体(11)、线圈(12)，所述永磁体(11)用于产生静磁场，所述线圈(12)用于产生涡流，所述永磁体(11)所产生的的静磁场方向垂直于线圈(12)产生的涡流方向并相互作用生成超声波。
4.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述线圈(12)与永磁体(11)相互作用以接收金属构件的回波。
5.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述永磁体(11)和线圈(12)的外缘形状均为勒洛三角形。
6.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述线圈(12)与永磁体(11)之间存在一定的提离距离。
7.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述永磁体(11)采用钕铁硼永磁铁材料制成。
8.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述线圈(12)为PCB印制而成。
9.根据权利要求3所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述线圈(12)为单个勒洛三角形线圈采用漆包线绕制而成。
10.根据权利要求1所述一种勒洛三角形电磁超声换能器，其特征在于：所述换能器主体(1)的底部设置有行走轮(13)。
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