专利名称：电磁超声检测探头的制作方法
技术领域：
电磁超声检测探头技术领域[0001]本实用新型涉及电磁超声检测技术，具体是一种以洛伦兹力型为主、可激励平板中SH导波和管道管壁中周向SH波的电磁超声探头。
背景技术：
[0002]超超声导波检测技术是一种新兴的无损检测技术，无需逐点扫查，一次可检测一块平板或一段管道，具有检测效率高的优点。若将电磁超声和导波技术整合一体，发挥其各自的优点，那么就可以实现非接触的快速检测，这在工业领域中有广阔的应用前景。近年来，国内也出现了 SH导波的电磁超声探头，如中国专利CN102023186A设计了可激励SH波的电磁超声探头来进行管道检测，发射和接收探头是分离开的而且采用磁铁较多，探头体积比较大，而且回波分析较复杂。[0003]人们期望获得一种技术效果优良的电磁超声检测探头。 发明内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种采用激励信号来实现发射/接收一体化的可进行收发切换的SH导波电磁超声探头，具有结构设计简单、激励能力强、接收灵敏度高的特点，可进行厚板和大口径管道检测。[0005]本实用新型具体提供了一种电磁超声检测探头，所述电磁超声探头是由一对或一对以上永磁铁、非磁性材料隔片、两个或两个以上跑道形平面线圈、碳钢片、探头保护层、壳体、电容和切换开关组成；其中永磁铁排成若干列，每列若干个，相邻永磁铁的磁极相反吸合在顶部的碳钢片上，磁铁之间由非磁性材料片隔开，两个或两个以上几何尺寸相同的跑道形平面线圈粘贴在永磁铁下端，用η个平面线圈与2η-1个切换开关以及η-1个电容连接成电路，用探头激励信号经整流滤波来控制所有切换开关一致通断，即将探头激励信号经整流滤波后加到所有切换开关控制极，使所有切换开关导通，实现所有跑道形平面线圈与所有电容在电路上为并联；当无激励信号或激励电压低于切换开关导通最低电压时，所有切换开关为关断状态，所有跑道形平面线圈与所有电容在电路上为串联，其中η为大于等于2的整数；其特征在于[0006]所述非磁性材料隔片为塑料片或纸片等不导磁材料。[0007]所述跑道形平面线圈为漆包线绕制的跑道形线圈或柔性印刷线路板PCB制成的跑道形线圈。[0008]所述非磁性材料片的长度、宽度与永磁铁的长度、宽度相同，非磁性材料片的厚度可以根据需要而改变。[0009]本实用新型提供的收发切换式SH导波电磁超声探头，其探头保护层由塑料或刚玉片等绝缘材料制成，长度、宽度略大于磁铁组的长度、宽度，其厚度根据实际需要而定。探头壳体由若干块碳钢板组装而成。[0010]本实用新型还有以下技术特征[0011](1)激励信号为频率20KHZ至5MHz的tone-burst，可以加Harming窗进行调制或不加。[0012](2)改变各个电容的电容值来实现三个线圈上激励信号相位一致。[0013](3)利用几何尺寸相同的跑道形平面线圈叠放一起来，通过激励信号来控制切换开关的通断，实现电磁超声探头发射/接收的切换。[0014](4)用作发射电磁超声探头时，所有跑道形平面线圈在电路上是并联，激励能量大；用作接收电磁超声探头时，所有跑道形平面线圈在电路上是串联，接收灵敏度高。[0015]本实用新型的电磁超声探头，在非磁性金属材料上靠洛伦兹力激励SH波，在铁磁性金属材料上依靠洛伦兹力和磁致伸缩力激励SH波，依据板或管道的尺寸可激励出SH0 模、SH1模等。[0016]为减小探头体积方便实际应用，设计出发射和接收一体的SH导波EMAT，能实现管道或储罐钢板等的快速检测。


[0017]图1电磁超声探头的俯视图(磁铁顶部碳钢片未画出)；[0018]图2电磁超声探头的纵截面视图；[0019]图3电磁超声探头的俯视图(磁铁顶部碳钢片未画出)；[0020]图4电磁超声探头的纵截面视图。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本实用新型做进一步说明[0022]实施例1[0023]如图1、2所示，收发切换式SH导波电磁超声探头由八个永磁铁1、三个几何尺寸相同的跑道形平面线圈3、非磁性材料片2、永磁铁1顶部的碳钢片5、探头保护层、壳体、电容 Cl、C2和切换开关Si、S2、S3、S4、S5组成，6代表被检测的工件。[0024]其中永磁铁1为钕铁硼永磁铁，八个永磁铁1磁极交替排列吸合在顶部的碳钢片 5上，磁铁之间用非磁性材料片2 (塑料片或纸片)隔开，三个跑道形平面线圈3粘贴在永磁铁1下端，三个跑道形平面线圈3与切换开关Si、S2、S3、S4、S5和电容Cl、C2按图4形式连接电路。施加图5所示激励信号，就能在工件中激励出交变洛伦兹力，从而在工件中形成 SH导波；当无激励信号时，探头自动切换为接收EMAT，接收平板或管道中的超声波。[0025]其中(1)激励信号为频率20KHz至5MHz的tone-burst，可以加Harming窗进行调制或不加；(2)利用三个几何尺寸相同的跑道形平面线圈3叠放一起来，平面线圈3与切换开关Si、S2、S3、S4、S5和电容Cl、C2按图4的方式联接，探头激励信号经整流滤波后控制所有切换开关一致通断，实现发射/接收SH波的切换；(3)改变电容Cl、C2大小可以实现三个线圈上激励信号相位一致；(4)用作发射电磁超声探头时，三个跑道形平面线圈3在电路上是并联，激励能量大；用作接收电磁超声探头时，三个跑道形平面线圈3在电路上是串联，接收灵敏度高。
权利要求1.电磁超声检测探头，所述电磁超声探头是由一对或一对以上永磁铁、非磁性材料隔片、两个或两个以上跑道形平面线圈、碳钢片、探头保护层、壳体、电容和切换开关组成；其中永磁铁排成至少3列，每列至少3个，相邻永磁铁的磁极相反吸合在顶部的碳钢片上，磁铁之间由非磁性材料片隔开，两个或两个以上几何尺寸相同的跑道形平面线圈粘贴在永磁铁下端，用η个平面线圈与2η-1个切换开关以及η-1个电容连接成电路，用探头激励信号经整流滤波来控制所有切换开关一致通断，即将探头激励信号经整流滤波后加到所有切换开关控制极，使所有切换开关导通，实现所有跑道形平面线圈与所有电容在电路上为并联; 当无激励信号或激励电压低于切换开关导通最低电压时，所有切换开关为关断状态，所有跑道形平面线圈与所有电容在电路上为串联，其中η为大于等于2的整数；其特征在于所述跑道形平面线圈为漆包线绕制的跑道形线圈或柔性印刷线路板PCB制成的跑道形线圈。
2.按照权利要求1所述电磁超声检测探头，其特征在于所述非磁性材料片的长度、宽度与永磁铁的长度、宽度相同。
专利摘要电磁超声检测探头，由一对或一对以上永磁铁、非磁性材料隔片、两个或两个以上跑道形平面线圈、碳钢片、探头保护层、壳体、电容和切换开关组成；其特征在于所述跑道形平面线圈为漆包线绕制的跑道形线圈或柔性印刷线路板PCB制成的跑道形线圈。本实用新型利用线圈上的激励信号来实现同一个电磁超声探头发射/接收的切换，用作发射探头时所有跑道形线圈并联，激励能量强；用作接收探头时所有跑道形线圈串联，接收灵敏度高。本实用新型的电磁超声探头在金属管道或平板中可以激励和接收SH波，仅用一个探头就能对对管道和平板进行缺陷检测。
文档编号G01N29/24GK202305485SQ20112040718
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者季历程 申请人:南通天华和睿科技创业有限公司