可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及板材缺陷檢測和健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]板材在各行各業(yè)中被普遍應(yīng)用于構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)施，而這些板材在出廠前可能包含生產(chǎn)過程中引發(fā)的缺陷，在出廠并經(jīng)過長時間的使用之后也可能產(chǎn)生由環(huán)境和應(yīng)力疲勞等因素引起的各種缺損，有必要對這些板結(jié)構(gòu)中可能含有的缺陷進行及時的主動檢測，從而避免缺損進一步擴大甚至是發(fā)生斷裂，確保由其建立的建筑和設(shè)施的完整性，保障人們生產(chǎn)和生活的安全順利進行。此外，也可考慮采用長期監(jiān)測機制持續(xù)關(guān)注板結(jié)構(gòu)的健康狀況，更全面地掌握結(jié)構(gòu)件在服役全過程的演變情況，進而預(yù)測其使用壽命。結(jié)構(gòu)件缺陷檢測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測通常采用無損檢測方法，而基于超聲導(dǎo)波的檢測方法又以其在一點檢測結(jié)構(gòu)一條線的快速、高效的優(yōu)點而受到人們的關(guān)注。
[0003]與傳統(tǒng)的激勵超聲體波的情況相似，目前用于激勵超聲導(dǎo)波的換能器多為壓電換能器，這種換能器自成體系生成導(dǎo)波，之后導(dǎo)波依賴液體耦合介質(zhì)的輔助傳播到被測構(gòu)件中去。這種對于耦合介質(zhì)的需求，以及使用壓電換能器難以激勵橫波的特點，使得壓電換能器的應(yīng)用受到限制。鑒于此種情況，人們根據(jù)電磁場的力學(xué)效應(yīng)發(fā)明了電磁超聲換能器(EMAT) ο在EMAT中，偏置磁場、高頻電流線圈和被測導(dǎo)電結(jié)構(gòu)構(gòu)成了三個組成部分，依靠電磁效應(yīng)直接在被測構(gòu)件中激勵出導(dǎo)波，因而通常具有非接觸、無需耦合的重要優(yōu)點。在具體的電磁-力轉(zhuǎn)化機理方面，EMAT通常基于洛倫茲力和磁致伸縮效應(yīng)。在導(dǎo)電非鐵磁材料中只有洛倫茲力，在鐵磁材料中通常兩種效應(yīng)都存在，且磁致伸縮效應(yīng)占主導(dǎo)地位。
[0004]而普通的EMAT—旦使用就無法再次變更導(dǎo)波的激發(fā)與接收方向，對于某些特殊的工業(yè)應(yīng)用造成了很大的不便。
[0005]相關(guān)技術(shù)中提出一種全向SH導(dǎo)波電磁超聲換能器，基于磁致伸縮效應(yīng)原理生成SH導(dǎo)波，并可全方向激發(fā)和接收導(dǎo)波的超聲換能器結(jié)構(gòu)。該發(fā)明可檢測平板材料內(nèi)各個方向的缺陷，但只能確定缺陷與電磁超聲換能器之間距離，無法確定缺陷的具體位置，且能量強度、信噪比較低，由于向四周激發(fā)導(dǎo)波，導(dǎo)波會形成互相的干擾，降低了定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。
[0007]為此，本發(fā)明提出一種可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器，該電磁超聲換能器提高了信噪比與定位精度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器包括:開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶；多個開口金屬環(huán)，多個所述開口金屬環(huán)設(shè)在所述開口圓環(huán)合金帶且同心設(shè)置;旋轉(zhuǎn)滑塊，所述旋轉(zhuǎn)滑塊可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶上且所述旋轉(zhuǎn)滑塊的旋轉(zhuǎn)軸線穿過多個所述開口金屬環(huán)的共同圓心，所述旋轉(zhuǎn)滑塊上設(shè)有多個弧形凹槽和隨所述旋轉(zhuǎn)滑塊運動的若干導(dǎo)線，多個所述開口金屬環(huán)分別配合在多個所述弧形凹槽內(nèi)且每個所述導(dǎo)線與相鄰兩個所述開口金屬環(huán)接觸;調(diào)控組件，所述調(diào)控組件與所述旋轉(zhuǎn)滑塊相連以控制所述旋轉(zhuǎn)滑塊旋轉(zhuǎn)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器，通過調(diào)控組件改變旋轉(zhuǎn)滑塊在開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的位置，且產(chǎn)生的導(dǎo)波與旋轉(zhuǎn)滑塊指向一致，使得電磁超聲換能器激發(fā)的導(dǎo)波能量集中，提高了信噪比與定位精度，且可以準(zhǔn)確定位待檢測板材結(jié)構(gòu)缺陷的位置。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述調(diào)控組件包括:轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)滑塊通過所述轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶上;從動齒輪，所述從動齒輪傳動連接在所述轉(zhuǎn)軸上；主動齒輪，所述主動齒輪通過傳動齒輪與所述從動齒輪傳動配合；調(diào)節(jié)按鈕，所述調(diào)節(jié)按鈕與所述主動齒輪傳動連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述主動齒輪與所述從動齒輪的傳動比為1:1。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述調(diào)節(jié)按鈕上設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)滑塊的長度方向平行的指針。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器還包括:殼體，所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶安裝在所述殼體上且與所述殼體共同限定出腔室，多個所述開口金屬環(huán)、所述旋轉(zhuǎn)滑塊、所述轉(zhuǎn)軸、所述傳動齒輪、所述從動齒輪、所述主動齒輪位于所述腔室內(nèi)且所述調(diào)節(jié)按鈕從所述殼體露出，其中所述轉(zhuǎn)軸、所述傳動齒輪和所述調(diào)節(jié)按鈕安裝在所述殼體上。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述第一轉(zhuǎn)軸的徑向上，所述殼體為有機玻璃殼體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器還包括:滑動軸承，所述滑動軸承的一端與所述旋轉(zhuǎn)軸相連且另一端與所述殼體相連。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述從動齒輪鄰近所述軸承的上端，所述旋轉(zhuǎn)滑塊鄰近所述轉(zhuǎn)軸的下端，所述滑動軸承在所述轉(zhuǎn)軸的軸向上位于所述從動齒輪和所述旋轉(zhuǎn)滑塊之間。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶為鐵鎳合金。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述導(dǎo)線沿多個所述開口金屬環(huán)的共同徑向延伸且長度大于相鄰所述開口金屬環(huán)的間距。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述導(dǎo)線位于相鄰所述弧形凹槽之間，相鄰兩個所述導(dǎo)線中的一個鄰居所述旋轉(zhuǎn)滑塊一側(cè)且另一個鄰近所述旋轉(zhuǎn)滑塊的另一側(cè)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述開口金屬環(huán)的數(shù)量為偶數(shù)個。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，相鄰所述開口金屬環(huán)的間距為導(dǎo)波波長的一半。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的朝向所述開口金屬環(huán)的表面涂有絕緣層，多個所述開口金屬環(huán)粘接在所述絕緣層上。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述絕緣層的厚度為0.01-0.1mm。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述開口金屬環(huán)的開口在所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的周向上與所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的開口對齊。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的厚度為0.2-0.5mm，所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的開口的寬度為0.6-0.25_。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個所述開口金屬環(huán)中位于最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)的兩個開口金屬環(huán)上分別設(shè)有接線端，兩個所述接線端鄰近所述開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶的開口設(shè)置。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述旋轉(zhuǎn)滑塊和所述調(diào)控組件為絕緣件。
[0029]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器的主視剖視圖；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器的俯視剖視圖；
[0033]圖3根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器的局部剖視圖；
[0034]圖4根據(jù)本發(fā)明實施例的可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器的電流走向示意圖。
[0035]附圖標(biāo)記:
[0036]可變發(fā)射角度范圍的電磁超聲換能器100;
[0037]開口圓環(huán)狀導(dǎo)磁合金帶10;
[0038]多個開口金屬環(huán)20;絕緣層21;
[0039]旋轉(zhuǎn)滑塊30;弧形凹槽31;
[0040]導(dǎo)線40;
[0041 ]調(diào)控組件50 ;轉(zhuǎn)軸51;從動齒輪52 ;主動齒輪53;調(diào)節(jié)按鈕54;指針541;傳動齒輪55；
[0042]殼體60;腔室61;
[0043]滑動軸承70;
[0044]接線端80;
[0045]導(dǎo)波90;
[0046]開口101;
[0047]電流方向102。
【具體實施方式】
[0048]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，