CN116783991A - 用于热成像系统的电磁铁 - Google Patents

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Abstract

一种用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁包括：第一细长磁芯，其与第二细长磁芯间隔开；至少第一短路棒，其基本上连接在该第一细长磁芯的第一端和该第二细长磁芯的第一端；以及至少第一激励线圈，其被配置为传导电流。

Description

用于热成像系统的电磁铁
技术领域
本发明涉及电磁铁。更具体地，本发明涉及一种用于热成像系统的电磁铁。
背景技术
脉冲涡流热成像(PECT)是一种用于检测金属中拦截暴露表面的缺陷的方法。利用交变磁场，产生表面电流，该表面电流被称为涡流。涡流在磁化表面上流动。如果涡流遇到表面缺陷(诸如裂纹)则涡流可能被转移。使用热成像相机可能能够通过电流生成的热量来监测电流的强度。由于电流中的变化而产生的热图案的变化可能是缺陷的指示。分析热图案可能有助于描述缺陷的特征。
用于生成热量的涡流通常通过由高功率高频发生器供电的电磁铁产生。在PECT中使用的通用参数通常是：频率(例如，在几千赫兹到几百千赫兹之间)、功率(例如，典型地一到两千瓦)和持续时间(例如，约几分之一秒)。
加热可以由正弦磁场产生。正弦磁场反过来产生感应电压和电流。为了最大化感应电压，有必要最大化通过样品的磁通量。通量可能受到样品相对于线圈的几何形状的限制。通常，线圈产生的磁通量中仅一小部分会拦截测试样品。一种已知的增强磁场耦合的方法是将样品放入线圈内部。将样品放在线圈内部可能会限制样品尺寸并且阻碍热相机对样品的拍摄。
穿过样品的磁通量相对于由线圈生成的总磁通量的比率被标记为k，k的范围是从0到1。低k值(例如，k值接近0)意味着仅小部分磁通量将通过样品，降低了样品中感应的功率。然而，高k值(例如，k值接近1)意味着相当大部分的磁通量将穿过样品。
小的k值也可能意味着磁场中的大部分能量是电抗性的。电抗磁场转化为90度异相的电压和电流。此类电抗部件将导致生成电路的大电流和内部欧姆损耗。为了最小化损耗并且最大化通过样品的磁通量，需要k值接近1。
一些PECT系统使用为感应炉设计的磁激励线圈，该磁激励线圈中磁通量由螺旋线圈生成。这些系统通常受到低耦合系数k、非均匀场和线圈阻碍热相机视野的限制。
通过使用单匝线圈或扁平线圈代替螺旋激励线圈实现了对耦合的一些改善。通过使用亥姆霍兹线圈(Helmholtz coil)获得了另外的改善。亥姆霍兹线圈由相隔相同的距离D的直径为D的两个同轴环形线圈构成。亥姆霍兹线圈可以在亥姆霍兹线圈的中心产生基本上均匀的磁场，同时保持视野不受阻碍。
亥姆霍兹线圈的局限性在于，仅相当小部分的线圈具有均匀的磁场，系数k很小，并且样品必须适合线圈的中心空间。因此，亥姆霍兹线圈可用于小样品或大的细长对象的有限部分，但排除大多数大对象。
通过使用具有U形的高导磁率磁芯，实现了对耦合的另外的改善。U形磁芯允许通过将磁芯延伸到期望的位置来将磁场集中在电磁铁外部。高磁导率材料通常用于生产比自由空间磁导率高几千倍的变压器。磁芯被设计成在高频和高磁饱和下具有低损耗。以前电磁铁的磁芯有三种形式：U形形式、两个竖直棒形式和框架形式。U形电磁铁产生较大的均匀电流，但会部分遮挡热相机的视野。两个竖直棒的电磁铁使被测对象的视野不受阻碍，但产生的磁场减少了一半。另外，两个竖直棒的电磁铁在相机位置产生大的交变磁场。相机位置的交变磁场会产生电磁干扰，可能会影响相机。框架电磁铁由缠绕在框架的相对侧上的两个相对的螺线管制成。框架电磁铁不阻碍视线，但两个线圈的缠绕限制了磁芯和样品之间的最小距离。由于线圈缠绕在框架电磁铁上的方式，k值被降低，并且产生的电流分布不均匀。
可能期望生产用于热成像系统的具有高k值的、产生均匀的磁场的、并且不阻碍热相机的视野的电磁铁。
发明内容
因此，根据本发明的实施方式，提供了一种用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁包括：第一细长磁芯，与第二细长磁芯间隔开；至少第一短路棒，基本上连接在第一细长磁芯的第一端和第二细长磁芯的第一端；以及至少第一激励线圈，被配置为传导电流。
根据本发明的一些实施方式，第一短路棒连接第一细长磁芯的近侧表面和第二细长磁芯的近侧表面。
根据本发明的一些实施方式，第一细长磁芯基本上与第二细长磁芯平行。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈围绕第一短路棒缠绕。
根据本发明的一些实施方式，第一细长磁芯具有基本上平坦的远侧表面，并且第二细长磁芯具有基本上平坦的远侧表面。
根据本发明的一些实施方式，电磁铁包括第二短路棒，该第二短路棒基本上连接在第一细长磁芯的第二端和第二细长磁芯的第二端。
根据本发明的一些实施方式，第二短路棒连接第一细长磁芯的近侧表面和第二细长磁芯的近侧表面。
根据本发明的一些实施方式，第二激励线圈围绕第二短路棒缠绕。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈的环路方向与第二激励线圈的环路方向相反。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈沿着与第一细长磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕第一细长磁芯缠绕。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈沿着与第二细长磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕第二细长磁芯缠绕。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈围绕第一细长磁芯的环路方向与第一激励线圈围绕第二细长磁芯的环路方向相反。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈的穿过第一细长磁芯和第二细长磁芯之间的部分基本上平行于第一短路棒。
根据本发明的一些实施方式，第一短路棒连接第一细长磁芯的第一侧向表面和第二细长磁芯的第一侧向表面。
因此，根据本发明的实施方式，提供了一种热成像系统，该系统包括：热成像相机；频率发生器；以及电磁铁，该电磁铁包括细长的第一磁芯和细长的第二磁芯、至少第一短路棒以及连接到频率发生器的至少第一激励线圈，其中第一短路棒基本上在第一磁芯的第一端和第二磁芯的第一端连接第一磁芯和第二磁芯。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈围绕第一短路棒缠绕。
根据本发明的一些实施方式，电磁铁还包括第二短路棒和第二激励线圈，并且所述第二激励线圈围绕第二短路棒周围缠绕。
根据本发明的一些实施方式，第一激励线圈沿着与第一磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕该第一磁芯缠绕，并且其中，第一激励线圈沿着与第二磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕该第二磁芯缠绕。
根据本发明的一些实施方式，该成像相机是红外相机。
因此，根据本发明的实施方式，提供了一种使用热成像系统进行热成像的方法，该方法包括使用频率发生器生成交流电流以在样品中感应出涡流，该频率发生器连接到电磁铁中的第一激励线圈，该电磁铁包括细长的第一磁芯和细长的第二磁芯、至少第一短路棒，该短路棒基本上在第一磁芯的第一端和第二磁芯的第一端连接第一磁芯和第二磁芯；以及使用热成像相机获得样品的热图像。
附图说明
为了更好地理解本发明并且认识到它的实际应用，在下文中提供并且参考了以下附图。应注意，附图仅作为示例给出，并且不限制本发明的范围。相似的部件用相似的附图标记表示。
图1是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长磁芯和连接在磁芯的第一端的第一短路棒。
图2是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长的磁芯、连接在磁芯的第一端的第一短路棒、以及连接在磁芯的第二端的第二短路棒。
图3是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长磁芯和连接在磁芯的第一端的第一短路棒，其中，激励线圈围绕磁芯缠绕。
图4是根据本发明的一些实施方式的使用热成像系统进行热成像的方法的流程图。
图5是根据本发明的一些实施方式的热成像系统。
具体实施方式
在下面的具体实施方式中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程、部件、模块、单元和/或电路，以免模糊本发明。
尽管本发明的实施方式在这方面不受限制，但是利用诸如例如“处理”、“计算(computing)”、“计算”(calculating)、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的讨论可以指计算机、计算平台、计算系统或其他电子计算设备的操作和/或过程，该操作和/或过程将表示为计算机寄存器和/或存储器内的物理(例如，电子)量的数据操纵，和/或转换成类似地表示为计算机寄存器和/或存储器或可以存储指令以执行操作和/或过程的其他信息非暂态存储介质(例如，存储器)内的物理量的其他数据。尽管本发明的实施方式在这方面不受限制，但是本文使用的术语“多”和“多个”可以包括例如“多个”或“两个或更多个”。术语“多”或“多个”可以在整个说明书中用来描述两个或更多个部件、设备、元件、单元、参数等。除非明确说明，否则本文所描述的方法实施方式不限于特定的顺序或序列。另外，所描述的方法实施方式或其要素中的一些可以同时、在同一时间点或并发地发生或执行。除非另有说明，否则本文使用的连词“或”应理解为包含性的(任何或所有陈述的选项)。
在本发明的一些实施方式中，热成像系统可以包括频率发生器，该频率发生器连接到具有激励线圈的电磁铁和热相机。频率发生器可以生成流经激励线圈的交流电。流过激励线圈的交流电可能在样品(例如，金属样品)中感应出涡流。感应涡流加热样品，并且相机可以捕获样品的热图像。通过分析样品的热图像，可以检测缺陷、异常和结构缺陷。例如，在具有缺陷的样品中感应的涡流可能产生与没有缺陷的样品不同的热图案。
在本发明的一些实施方式中，用于热成像系统的电磁铁可以包括：第一细长磁芯，与第二细长磁芯间隔开；以及至少第一短路棒，基本上连接在第一细长磁芯的第一端和第二细长磁芯的第一端。磁芯和短路棒限定了传导由激励线圈感应的磁场的结构。激励线圈可以围绕短路棒或磁芯缠绕。当电流通过激励芯时，在短路棒和磁芯中感应出磁场。磁性棒中感应的磁场反过来会在样品中感应出涡流。样品可以是金属的，因为金属材料在被引入交变磁场时可能表现出涡流。磁芯应尽可能靠近样品放置以使k值最大化。
在本发明的一些实施方式中，磁芯和短路棒可以包括高磁导率材料(例如，磁芯和短路棒可以由诸如铁或铁氧体的高磁导率材料制成)。由高磁导率材料制成的磁芯可以被设计成在高频和高磁饱和下具有低损耗。
当使用高频时，感应涡流可以被限制在靠近样品表面(例如，趋肤深度(skindeep))的流动。例如，频率越高，涡流越靠近样品表面。至于线圈，在高频大直径导线的线圈中，电流可能只在导线的外表面流动。这反过来可能导致有效电导率降低并且增加损耗。为了避免这些损耗，线圈可以由壁厚小于流动电流的趋肤深度的中空管制成。替代地或另外地，线圈可以由多个绝缘导线制成，其中，单根导线的直径可以小于流动电流的趋肤深度(例如，利兹导线(litz wire))。
使用高磁导率材料作为磁芯可以在线圈外部的区域产生磁场，该磁场在样品中感应出均匀的涡流分布。诸如锰锌铁氧体的高导磁率材料具有非常高的磁导率，在从900μ0到15,000μ0的范围内。远高于真空磁导率μ0。在本发明的一些实施方式中，对于磁芯使用具有较低μ值的材料可能是适用的，但是电磁铁的性能可能会受到影响。高μ材料是商业上可用的，例如用于制造变压器、感应器和磁屏蔽。
在本发明的一些实施方式中，使用静态磁势可能是对所产生磁场的良好描述(例如，静态磁势描述可能适合用于此应用的频率范围)。远离电流源的磁场H可以写成磁标量势Vm的梯度：
并且
H是磁场矢量。Vm由线圈的安培匝数给出，r是坐标。是根据坐标r的磁标量势的梯度。μ是磁导率，并且/>是磁场矢量的梯度。此方程可能类似于描述导体中稳定电流的方程：
并且
V是电势或电压，并且是根据坐标r的电势梯度。σ是电导率，并且/>是电流密度的梯度。j是电流密度，并且j(r)是根据坐标r的电流密度。第二方程描述了电流可以表示为微分欧姆定律。在具有非常高电导率的区域中，电势可以近似为恒定电压V。对于磁势Vm(r)也是如此，在高磁导率区域内部，Vm(r)可以近似为常数。
用于设计具有气隙的变压器的方程式可能是此应用的良好近似，有助于设计涡流激励器(例如，电磁铁和激励线圈)。对于具有磁芯的变压器，描述磁通量的方程为：
Φ＝N i/(Rc+Rg)
Φ是磁通量，N是匝数，i是电流，l是长度，并且A是横截面积。下标c代表芯，并且下标g代表气隙。N i是静态磁势。R是磁阻。对于更复杂的气隙几何形状，Rg的计算可能更复杂，上面的方程可能仍然是很好的近似值。
在本发明的一些实施方式中，Rg可以远大于Rc(例如，Rg>>Rc)。因此，通量可以主要由气隙确定。增加间隙处的横截面也可以增加磁通量。
高磁导率材料附近的磁场的解(例如，类似于诸如海水的较低电导率材料中的高电导率电极附近的电流)可能取决于磁势的值和局部几何形状。替代地或另外地，磁场的解可以独立于电势如何生成和/或远离解位置的几何形状。换句话说，靠近磁芯的磁场形状很少取决于远离该位置的磁芯细节。
在本发明的一些实施方式中，具有类似于U形形状的磁芯的电磁铁，可以在电磁铁的两个磁极之间感应出基本上均匀的电流分布。第一细长磁芯和第二细长磁芯(例如，至少具有第一连接短路棒)可以限定两个磁极。因此，在第一细长磁极和第二细长磁极之间感应的电流分布可以是基本上均匀的。
在本发明的一些实施方式中，电磁铁可以具有与第二细长磁芯间隔开的第一细长磁芯。例如，在第一细长磁芯和第二细长磁芯之间可以存在间隙。间隙中的感应涡流可以均匀分布。另外，该间隙可以为热相机提供不受阻碍的视野。例如，用均匀涡流(例如，在间隙中)加热的区域可以具有对于热相机的不受阻碍的视野。
在本发明的一些实施方式中，电磁铁可以产生在样品中感应出基本上均匀的涡流的磁场。电磁铁可以被配置为最大化样品中的涡流感应，同时最小化发射到环境中的电磁干扰(EMI)。
图1是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长磁芯和连接在磁芯的第一端的第一短路棒。电磁铁100可以包括第一细长磁芯110和第二细长磁芯130。第一细长磁芯110可以与第二细长磁芯130间隔开，使得可以在第一细长磁芯和第二细长磁芯之间形成间隙102。电磁铁100可以在样品190中感应出基本上均匀的涡流。例如，电磁铁100可以被配置为在间隙102的区域中在样品190中感应均匀的涡流。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒170可以基本上连接在第一细长磁芯110的第一端114和第二细长磁芯130的第一端134。第一短路棒170可以短路第一细长磁芯110和第二细长磁芯130以便在第一细长磁芯110和第二细长磁芯130之间传递磁场。第一细长磁芯110和第二细长磁芯130可以限定磁极。例如，第一细长磁芯110处的磁场与第二细长磁芯130处的磁场相比，可以强度相等而极性相反。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯110的近侧表面112和第二细长磁芯130的近侧表面132可以是基本上平坦的。第一短路棒170可以连接在第一细长磁芯110的近侧表面112和第二细长磁芯130的近侧表面132。激励线圈150可以围绕第一短路棒170缠绕。电流可以通过激励线圈150，并且在第一细长磁芯110和第二细长磁芯130中感应出磁场。激励线圈150可以被配置为保持对样品190的视野不受阻碍。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯110的远侧表面和第二细长磁芯130的远侧表面可以是基本上平坦的。激励线圈150可以升高(例如，可以不接触)样品190。电磁铁100可以被配置为在平坦表面上保持水平。例如，细长磁芯的远侧表面可以限定基本上平坦的平面，使得电磁铁100可以增加通过样品190的磁通量。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯110可以基本上与第二细长磁芯130平行以便于制造和为了感应涡流的均匀性。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒170可以连接第一细长磁芯110和第二细长磁芯130的任何部分。第一短路棒170相对于磁芯的位置在产生磁场方面可能具有较小的差异。在本发明的一些实施方式中，第一短路棒170可以放置在磁芯的边缘以便不阻碍样品190的视野。
图2是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长的磁芯、连接在磁芯的第一端的第一短路棒、以及连接在磁芯的第二端的第二短路棒。电磁铁200可以包括第一细长磁芯210和第二细长磁芯230。第一细长磁芯210可以与第二细长磁芯230间隔开，使得可以在第一细长磁芯210和第二细长磁芯230之间形成间隙202。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒270可以基本上连接在第一细长磁芯210的第一端214和第二细长磁芯230的第一端234。第二短路棒280可以基本上连接在第一细长磁芯210的第二端216和第二细长磁芯230的第二端236。第一短路棒270和第二短路棒280可以短路第一细长磁芯210和第二细长磁芯230，以便在第一细长磁芯210和第二细长磁芯230之间传递磁场。
在本发明的一些实施方式中，激励线圈250可以围绕第一短路棒270缠绕。第二激励线圈260可以围绕第二短路棒280缠绕。与第二激励线圈260相比，第一激励线圈250可以以相反的极性(例如，相反的环路方向)缠绕。例如，第一激励线圈250的环路方向可以与第二激励线圈260的环路方向相反。当电流流过第一激励线圈250和第二激励线圈260时，电磁铁200可以限定磁偶极子。例如，第一细长磁芯210和第二细长磁芯230可以限定磁极。第一细长磁芯210处的磁场与第二细长磁芯230处的磁场相比，强度相等而极性相反。
在本发明的一些实施方式中，激励线圈250和激励线圈260可以被配置为保持样品290的视野不受阻碍。
在本发明的一些实施方式中，激励线圈250和激励线圈260可以相应地单独地围绕短路棒270和短路棒280缠绕。例如，可以用单独的导线缠绕激励线圈260和激励线圈260。在本发明的一些实施方式中，可以使用导线将激励线圈250和激励线圈260相应地串联围绕短路棒270和短路棒280缠绕。例如，导线可以将第一线圈250围绕短路棒270缠绕，并且将第二线圈260串联地围绕短路棒280缠绕。另外地或替代地，导线可以围绕短路棒270和280并联地缠绕激励线圈250和激励线圈260。在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈250和第二激励线圈260可以串联连接。在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈250和第二激励线圈260可以并联连接。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯210可以基本上与第二细长磁芯平行230，以便于制造和为了感应涡流的均匀性。
图3是根据本发明的一些实施方式的用于热成像系统的电磁铁，该电磁铁具有两个细长磁芯和连接在磁芯的第一端的第一短路棒，其中，激励线圈围绕磁芯缠绕。电磁铁300可以包括第一细长磁芯310和第二细长磁芯330。第一细长磁芯310可以与第二细长磁芯330间隔开，使得在第一细长磁芯和第二细长磁芯之间可以形成间隙302。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒370可以基本上连接在第一细长磁芯310的第一端314和第二细长磁芯330的第一端334。第一短路棒370可以短路第一细长磁芯310和第二细长磁芯330，以便在第一细长磁芯310和第二细长磁芯330之间传递磁场。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒370可以连接在第一细长磁芯310的第一端314和第二细长磁芯330的第一端334。
在本发明的一些实施方式中，第二短路棒可以基本上连接在第一细长磁芯310的第二端312和第二细长磁芯330的第二端332。第二短路棒可以短路第一细长磁芯310和第二细长磁芯330，以便在第一细长磁芯310和第二细长磁芯330之间传递磁场。
在本发明的一些实施方式中，第二短路棒可以连接在第一细长磁芯310的第二端312和第二细长磁芯330的第二端332。
在本发明的一些实施方式中，第一短路棒370可以连接在第一细长磁芯310的第一侧向表面318和第二细长磁芯330的第一侧向表面338。第一激励线圈350可以沿着与第一细长磁芯310的远侧表面基本上垂直的轴线围绕第一细长磁芯310缠绕。第一激励线圈350可以沿着与第二细长磁芯330的远侧表面基本上垂直的轴线围绕第二细长磁芯330缠绕。
在本发明的一些实施方式中，第二短路棒可以连接在第一细长磁芯310的第二侧向表面和第二细长磁芯330的第二侧向表面。
在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈350可以以与第二细长磁芯330相反的极性(例如，相反的环路方向)围绕第一细长磁芯310缠绕。例如，第一激励线圈350围绕第一细长磁芯310的环路方向可以与第一激励线圈350围绕第二细长磁芯330的环路方向相反。当电流流过第一激励线圈350时，电磁铁300可以限定磁偶极子。例如，第一细长磁芯310和第二细长磁芯330可以限定磁极。例如，第一细长磁芯310处的磁场与第二细长磁芯330处的磁场相比，可以强度相等而极性相反。第一激励线圈370围绕第一细长磁芯310和第二细长磁芯330缠绕可以增加耦合系数k。
在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈352的穿过第一细长磁芯310和第二细长磁芯330之间的部分可以基本上平行于第一短路棒370。
在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈350可以被配置为保持样品390的视野不受阻碍。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯310的远侧表面和第二细长磁芯330的远侧表面可以是基本上平坦的。例如，第一细长磁芯310可以包括在第一细长磁芯310的远侧表面的板(例如，形状像板的另外的磁芯)。第二细长磁芯320可以包括在第二细长磁芯330的远侧表面的板。第一激励线圈350可以升高(例如，可以不接触)样品390。电磁铁300可以被配置为在平坦表面上保持水平。例如，细长磁芯的远侧表面可以限定基本上平坦的平面，使得电磁铁300可以增加进入样品390的磁通量。
在本发明的一些实施方式中，围绕第一细长磁芯310和第二细长磁芯330缠绕第一激励线圈350可以产生接近1的k值。杂散磁通量可以被减少，使得多余的电磁干扰也被减少。
在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈350可以围绕细长磁芯的部分缠绕。例如，激励线圈350可以使细长磁芯的部分暴露以防止磁饱和。第一激励线圈350可以使磁芯的近侧部分暴露以便减少磁饱和。
在本发明的一些实施方式中，第一激励线圈350可以围绕细长磁芯的远端部分缠绕以用于减少杂散磁通量(例如，减少可能导致EMI的去往磁芯近侧部分的磁通量)。
在本发明的一些实施方式中，第一细长磁芯310和第二细长磁芯330可以具有单独的激励线圈(例如，由不同的导线制成，和/或单独缠绕)。例如，可以使用单独的导线将激励线圈相应地围绕第一细长磁芯310和第二细长磁芯330缠绕。在本发明的一些实施方式中，围绕第一细长磁芯310缠绕的激励线圈可以串联连接到围绕第二细长磁芯330缠绕的激励线圈。在本发明的一些实施方式中，围绕第一细长磁芯310缠绕的激励线圈可以并联连接到围绕第二细长磁芯330缠绕的激励线圈。
图4是根据本发明的一些实施方式的使用热成像系统进行热成像的方法的流程图。用于热成像的方法可以包含连接到电磁铁中的激励线圈的频率发生器。电磁铁可以包括：细长的第一磁芯和细长的第二磁芯、至少第一短路棒。短路棒可以基本上在第一磁芯和第二磁芯的第一端连接第一磁芯和第二磁芯。用于热成像的方法可以包括402：使用频率发生器生成交流电流以在样品中感应出涡流。
交流电可以通过激励线圈并且感应出磁场，该磁场可以在样品中感应出涡流。样品可能由于感应涡流而被加热。根据本发明的一些实施方式，用于热成像的方法可以包括404：使用热成像相机获得样品的热图像。然后可以分析热图像以检测样品中的缺陷。
图5是根据本发明的一些实施方式的热成像系统。热成像系统500可以包括连接到激励线圈530的函数发生器520。激励线圈530可以围绕电磁铁540的部分缠绕。流过激励线圈530的电流会在样品590中感应出涡流。样品590中的感应涡流可以加热样品590。热相机510可以拍摄样品590的热图像。样品590的热图像可以被分析以检测样品590中的缺陷。
在本发明的一些实施方式中，热相机510可以是红外相机。热相机510可以连接到用于存储、观察和分析样品590的热图像的计算系统。热相机510可以(例如，经由蓝牙、Wi-Fi和其他无线通信技术)无线连接到计算机。热相机510可以包括计算机(例如，控制器)和被配置为观察、分析和存储样品590的热图像的显示器。
在本发明的一些实施方式中，热成像系统500可以包括用于分析样品590的热图像的算法和函数。热成像系统500可以连接到远程位置以用于分析、观察和存储样品590的热图像。例如，热成像系统500可以连接到远程存储单元(例如，数据中心、云存储等)以用于存储样品590的热图像和分析样品590的热图像。热成像系统500可以连接到远程计算机(例如，服务器、云等)以用于分析和存储样品590的热图像。热成像系统500可以被配置为具有远程访问，使得热成像系统500的用户可以访问和控制热成像系统500(例如，具有网络连接的远程访问程序)。热成像系统500可以包括存储设备以用于存储热图像和分析样品590的热图像。例如，热成像系统500可以包括快闪存储器、硬盘驱动器和类似的数据存储设备。
本文公开了不同的实施方式。某些实施方式的特征可以与其他实施方式的特征相结合。因此，某些实施方式可以是多个实施方式的特征的组合。已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的实施方式的前述描述。它不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。本领域技术人员应理解，鉴于上述教导，许多修改、变化、替换、改变和等效物都是可能的。因此，应理解，所附权利要求旨在覆盖所有这些落入本发明真实精神内的修改和变化。
尽管本文已经说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将会想到许多修改、替换、改变和等效物。因此，应理解，所附权利要求旨在覆盖所有这些落入本发明真实精神内的修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于热成像系统的电磁铁，所述电磁铁包括：
第一细长磁芯，与第二细长磁芯间隔开；
至少第一短路棒，基本上连接在所述第一细长磁芯的第一端和所述第二细长磁芯的第一端；以及
至少第一激励线圈，被配置为传导电流。
2.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述第一短路棒连接所述第一细长磁芯的近侧表面和所述第二细长磁芯的近侧表面。
3.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述第一细长磁芯基本上与所述第二细长磁芯平行。
4.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈围绕所述第一短路棒缠绕。
5.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述第一细长磁芯具有基本上平坦的远侧表面，并且所述第二细长磁芯具有基本上平坦的远侧表面。
6.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述电磁铁包括第二短路棒，所述第二短路棒基本上连接在所述第一细长磁芯的第二端和所述第二细长磁芯的第二端。
7.根据权利要求6所述的电磁铁，其中，所述第二短路棒连接所述第一细长磁芯的近侧表面和所述第二细长磁芯的近侧表面。
8.根据权利要求7所述的电磁铁，其中，第二激励线圈围绕所述第二短路棒缠绕。
9.根据权利要求8所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈的环路方向与所述第二激励线圈的环路方向相反。
10.根据权利要求1所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈沿着与所述第一细长磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕所述第一细长磁芯缠绕。
11.根据权利要求10所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈沿着与所述第二细长磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕所述第二细长磁芯缠绕。
12.根据权利要求11所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈围绕所述第一细长磁芯的环路方向与所述第一激励线圈围绕所述第二细长磁芯的环路方向相反。
13.根据权利要求11所述的电磁铁，其中，所述第一激励线圈的穿过所述第一细长磁芯和所述第二细长磁芯之间的部分基本上平行于所述第一短路棒。
14.根据权利要求11所述的电磁铁，其中，所述第一短路棒连接所述第一细长磁芯的第一侧向表面和所述第二细长磁芯的第一侧向表面。
15.一种热成像系统，所述系统包括：
热成像相机；
频率发生器；以及
电磁铁，包括细长的第一磁芯和细长的第二磁芯、至少第一短路棒以及连接到所述频率发生器的至少第一激励线圈，其中，
所述第一短路棒基本上在所述第一磁芯的第一端和所述第二磁芯的第一端连接所述第一磁芯和所述第二磁芯。
16.根据权利要求15所述的热成像系统，其中，所述第一激励线圈围绕所述第一短路棒缠绕。
17.根据权利要求15所述的热成像系统，其中，所述电磁铁还包括第二短路棒和第二激励线圈，并且所述第二激励线圈围绕所述第二短路棒缠绕。
18.根据权利要求15所述的热成像系统，其中，所述第一激励线圈沿着与所述第一磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕所述第一磁芯缠绕，并且其中，所述第一激励线圈沿着与所述第二磁芯的远侧表面基本上垂直的轴线围绕所述第二磁芯缠绕。
19.根据权利要求15所述的热成像系统，其中，所述成像相机是红外相机。
20.一种使用热成像系统进行热成像的方法，所述方法包括：
使用频率发生器生成交变电流以在样品中感应出涡流，所述频率发生器连接到电磁铁中的第一激励线圈，所述电磁铁包括细长的第一磁芯和细长的第二磁芯、至少第一短路棒，所述短路棒基本上在所述第一磁芯的第一端和所述第二磁芯的第一端连接所述第一磁芯和所述第二磁芯；以及
使用热成像相机获得所述样品的热图像。
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