一種電磁超聲探頭的制作方法
【專利摘要】一種電磁超聲探頭，一種電磁超聲探頭，包括外殼，信號處理模塊，磁鐵，磁體下部的線圈，線圈的圈心空間中有滾珠機構(gòu)，滾珠機構(gòu)包括滾珠，約束環(huán)、固定柱；滾珠限位在約束環(huán)中滾動，所述的約束環(huán)被固定柱限定在線圈的圈心空間中。使電磁超聲探頭與工件之間的提離距離能夠通過滾珠突出于探頭底部的長短進行調(diào)制，并在檢測過程中無論工件表面是曲面還是平面提離距離都能維持穩(wěn)定。實現(xiàn)電磁超聲探頭與工件表面是點接觸，使得電磁超聲探頭的磁吸力對于移動的影響變小，探頭移動更為順暢。
【專利說明】
一種電磁超聲探頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁超聲探頭。
技術(shù)背景
[0002]電磁超聲(EMAT)無損檢測技術(shù)區(qū)別于壓電傳感器，由于其不需要耦合劑，不需要對工件表面進行處理和接觸，就可以對工件的表內(nèi)裂紋、厚度進行檢測，因此是工業(yè)設備可靠性和安全性檢測的重要設備。
[0003]但是傳統(tǒng)的電磁超聲探頭利用磁性較強的永久磁鐵產(chǎn)生激勵磁場，因而即使在非工作狀態(tài)，探頭對鐵磁工件仍然具有較強的磁吸附力，這導致檢測人員將探頭放置在工件表面時必須小心翼翼，并且由于需要保證電磁超聲探頭在檢測時需要有一定的提離距離(探頭底部距離工件表面的距離)。故現(xiàn)有技術(shù)往往是通過成對的滑輪組件做為探頭在工件表面探測的移動小車，通過滑輪的輪高來實現(xiàn)提離距離，類似于這種結(jié)構(gòu)的電磁超聲探頭，缺點有:1、電磁超聲探頭體積較大;2、由于磁吸附力，滑輪與工件表面的面接觸產(chǎn)生滑動阻力依舊很大，移動不便;3、由于滑輪是在離探頭實際探測面有一定距離的兩側(cè)，故輪高支撐下的提離距離與探測頭與工件表面的實際距離不一致，或會出現(xiàn)波動，使得磁體下方的線圈傳回的數(shù)據(jù)不準確，影響檢測精度。
[0004]此外，現(xiàn)有的電磁超聲探頭的永磁鐵是單級或是反向多級排列型，但無論何種永磁鐵，數(shù)量上的改變都是為了提高待測工件的磁化強度，但是根本上沒法解決磁力線散射的問題，隨著電磁超聲探頭與待測工件提離距離的提高，只要是毫米的變化，磁化強度就成指數(shù)遞減，并且實驗證明待測工件上的磁力波紋成環(huán)狀散射，環(huán)中心和環(huán)外側(cè)磁化最弱，因此如何聚集磁力線，是待測工件的磁化強度提高是亟待解決的技術(shù)問題。
[0005]由于磁化水平影響檢測效果，現(xiàn)有技術(shù)中往往通過輔助檢測手段進行疊加判斷裂紋或是厚度，比如CN103353479A提到的電磁超聲縱向?qū)Рㄅc漏磁檢測復合的檢測方法。但無論在電磁超聲檢測的技術(shù)上疊加何種輔助手段，或是現(xiàn)有技術(shù)中表明的電磁超聲探頭的結(jié)構(gòu)設計，都是運用于平面或是管狀結(jié)構(gòu)的元件檢測，對于不規(guī)整的曲面結(jié)構(gòu)的工件，由于無法控制電磁超聲探頭與曲面的提離距離，故電磁超聲探頭的使用受局限很大。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:設計一種能在各種表面保證電磁超聲探頭提離距離，且移動順暢，并能聚集磁力線從而提高工件磁化效果，使無損檢測效果更加準確的電磁超聲探頭。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型設計的一種電磁超聲探頭，包括外殼，信號處理模塊，磁鐵，磁體下部的線圈，線圈的圈心空間中有滾珠機構(gòu)，滾珠機構(gòu)包括滾珠，約束環(huán)、固定柱;滾珠限位在約束環(huán)中滾動，所述的約束環(huán)被固定柱限定在線圈的圈心空間中。
[0008]作為一種優(yōu)選:約束環(huán)上有垂直齒條，所述的垂直齒條與固定柱滑動連接，所述的垂直齒條通過與之咬合的齒輪被外殼處的調(diào)整螺母轉(zhuǎn)動后在固定柱上移動。
[0009]作為一種優(yōu)選:滾珠是由硅鋼片制成的半圓殼組成整圓后層疊組成，且每片硅鋼片表面涂有絕緣層。
[0010]作為一種優(yōu)選:線圈是圓形或方形或蝶形。
[0011]作為一種優(yōu)選:滾珠機構(gòu)的數(shù)量與線圈數(shù)量相同。
[0012]作為一種優(yōu)選:滾珠中心有霍爾元件。
[0013]本實用新型有益效果:
[0014]1、線圈的圈心空間中有滾珠機構(gòu)，使電磁超聲探頭與工件之間的提離距離能夠通過滾珠突出于探頭底部的長短進行調(diào)制，并在檢測過程中無論工件表面是曲面還是平面提離距離都能維持穩(wěn)定。
[0015]2、滾珠機構(gòu)實現(xiàn)電磁超聲探頭與工件表面是點接觸，使得電磁超聲探頭的磁吸力對于移動的影響變小，探頭移動更為順暢。
[0016]3、滾珠是由硅鋼片制成的半圓殼組成整圓后層疊組成，且每片硅鋼片表面涂有絕緣層，能夠使永磁體的磁力線在中心收攏聚集，更密集的穿過線圈，提高檢測工件的磁化率，使檢測效果更加明顯。
[0017]4、滾珠中心可以有霍爾元件，這樣就可以實現(xiàn)電磁超聲縱向?qū)Рㄅc漏磁檢測復合的檢測方法。
【附圖說明】
[0018]附圖1:本實用新型的一種電磁超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖2:本實用新型中一種硅鋼片制成的滾珠示意圖。
[0020]附圖3:本實用新型中一種帶內(nèi)置霍爾元件的滾珠示意圖。
[0021]附圖4:本實用新型的一種帶硅鋼片制成的滾珠的探頭磁力線示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所不的一種電磁超聲探頭，包括外殼I，外殼I上端安裝有信號處理模塊2，內(nèi)部有磁鐵3，磁體3下部有線圈6，線圈6的圈心空間中有滾珠機構(gòu)，滾珠機構(gòu)包括滾珠7，約束環(huán)5、滾珠7限位在約束環(huán)5中滾動，固定柱41和42固定在隔板4下部；約束環(huán)5被固定柱41和42限定在線圈6的圈心空間中。如果不加高度調(diào)節(jié)部分，則滾珠凸出于探頭下部的長度就是線圈6與待測工件之間的提離距離。但本實施例提出的優(yōu)化設計是在約束環(huán)5上有垂直齒條50和51，垂直齒條50和51分別與固定柱41和42滑動連接，齒輪52和53分別與垂直齒條50和51咬合，齒輪52和53分別被外殼I處的調(diào)整螺母54和55轉(zhuǎn)動后，實現(xiàn)垂直齒條在固定柱上移動。這樣能使電磁超聲探頭與工件之間的提離距離能夠通過滾珠突出于探頭底部的長短進行調(diào)制，由于滾珠機構(gòu)實現(xiàn)電磁超聲探頭與工件表面是點接觸，使得電磁超聲探頭的磁吸力對于移動的影響變小，探頭移動更為順暢，更為意想不到的點接觸的效果是該電磁超聲探頭在檢測過程中無論工件表面是曲面還是平面提離距離都能維持穩(wěn)定。
[0023]當然線圈6是圓形或方形或蝶形，有些技術(shù)文獻中也稱跑道型或是折型等，但畢竟線圈總會有空心區(qū)域，我們就可以在這些空心區(qū)域設置滾珠機構(gòu)，使得滾珠的數(shù)量與線圈數(shù)量相同，這樣即使是相控陣的電磁超聲探頭，也能使用該技術(shù)方案，并且滾珠的數(shù)量越多就能使整個電磁超聲探頭在移動時更加順暢。
[0024]進一步的:為了能夠使永磁體的磁力線在中心收攏聚集，更密集的穿過線圈，提高檢測工件的磁化率，使檢測效果更加明顯。滾珠是被磁化的，或是如圖2所示:由硅鋼片制成的半圓殼70、71……7N組成整圓后層疊組成，且每片硅鋼片表面涂有絕緣層。使得原本磁鐵的磁化率不僅提高還得到增強。如圖4所示:被測工件10與滾珠接觸的位置是電磁超聲探頭的中心位置，原本在任何技術(shù)文獻可知的普通永磁鐵兩級的磁力線散射的問題，被滾珠所聚集，檢測工件的磁化率顯著提高。
[0025]圖4介紹了另一種滾珠的結(jié)構(gòu)，滾珠7是不可磁化的材料制成，在約束環(huán)5中通過轉(zhuǎn)軸56前后轉(zhuǎn)動，中心空腔8有霍爾元件9，霍爾元件9的信號線從轉(zhuǎn)軸56中穿過。通過霍爾元件9可以實現(xiàn)CN103353479A提到的電磁超聲縱向?qū)Рㄅc漏磁檢測復合的檢測方法。
[0026]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種電磁超聲探頭，包括外殼，信號處理模塊，磁鐵，磁體下部的線圈，其特征在于:所述線圈的圈心空間中有滾珠機構(gòu)，所述的滾珠機構(gòu)包括滾珠，約束環(huán)、固定柱;所述的滾珠限位在約束環(huán)中滾動，所述的約束環(huán)被固定柱限定在線圈的圈心空間中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁超聲探頭，其特征在于:所述的約束環(huán)上有垂直齒條，所述的垂直齒條與固定柱滑動連接，所述的垂直齒條通過與之咬合的齒輪被外殼處的調(diào)整螺母轉(zhuǎn)動后在固定柱上移動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁超聲探頭，其特征在于:所述的滾珠是由硅鋼片壓制成的半圓殼組成整圓后層疊組成，且每片硅鋼片表面涂有絕緣層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁超聲探頭，其特征在于:所述的線圈是圓形或方形或蝶形。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種電磁超聲探頭，其特征在于:所述滾珠機構(gòu)的數(shù)量與線圈數(shù)量相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁超聲探頭，其特征在于:所述的滾珠中心有霍爾元件。
【文檔編號】G01B7/06GK205484197SQ201620253982
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】欽峰, 謝國利, 阮利程, 嚴輝
【申請人】湖州市特種設備檢測研究院