[发明专利]一种电磁超声相控阵系统

说明书

一种电磁超声相控阵系统，涉及电磁超声无损检测领域。本发明是为了解决现有的电磁超声检测系统只有一个发射和接收通道，在工作频率和线圈结构确定时，声束传播方向固定，检测范围有限，检测耗时长，且结果不够直观的问题。上位机，用于将设定参数发送给电磁超声相控发射电路内的各通道；电磁超声相控发射电路，用于按照设定参数中各通道的发射时序，发送多路高压脉冲信号给电磁超声相控阵换能器；电磁超声相控阵换能器，用于接收多路高压脉冲信号，最后在线圈中感应出交变电信号并传递给电磁超声多通道接收电路；上位机，还用于修改设定参数中的发射时序，实现被测件内超声波角度的偏转，实现对缺陷区域的扇形扫查。它用于对焊缝缺陷进行检测。

技术领域

本发明涉及一种电磁超声相控阵系统。属于电磁超声无损检测领域。

背景技术

超声无损检测可以在不破坏被测件的前提下实现被测件内缺陷的检测，在工业上应用广泛，但在检测过程中，传统的压电超声技术需对被测件表面进行预处理，需使用耦合剂，并且检测效果受耦合效果影响较明显，因此难以适应高温、表面粗糙、在线检测等领域的检测需求。新型的电磁超声技术是一种非接触检测方式，无需对被测件表面的预处理，无需耦合剂，因此检测效率更高、应用范围更广。但常用的电磁超声检测装置只有一个发射、接收通道，在工作频率和线圈结构确定时，声束传播方向固定，检测范围有限，且在探头固定时，只能实现对小范围线性区域的A扫描检测，如果想要对大范围面区域的扫查，如在焊缝检测过程中，需要沿焊缝方向锯齿形移动，检测耗时长，且结果不够直观，因此其应用范围受到一定限制。

由于电磁超声换能效率低、信号微弱、噪声复杂，工业上常用的发射功率低、接收增益低的压电超声相控阵装置无法满足电磁超声相控阵满装的要求，电磁超声相控阵装置和常规的单通道电磁超声装置一样需要设计大功率发射电路，低噪声、高增益接收电路，但电磁超声相控阵还具有相控阵电路多通道、电路一致性要求高、各通道延时精度要求高的特点，因此设计难度更大，目前鲜有相关报道。

近年来，国内也有人对电磁超声相控阵检测方法和装置进行研究，如专利申请号为20161070277.6，发明名称为《相控阵电磁超声方法和装置》的发明专利，设计了多通道发射电路和接收电路，但在检测过程中，通过通道选择器，顺序激励一个通道的发射并且所有通道接收，直到最后一个通道完成发射。在检测方法方面，通过上述通道控制方式，可以得到N×N的激励接收数据矩阵，矩阵中每个元素对应相应的发射接收时间信息，通过求解矩阵，计算出缺陷位置。由于该方法在发射阶段每次只有一个发射通道工作，因此无法实现相控声束偏转和聚焦，无法体现相控阵声束控制能力强的优势；又如专利申请号为201410289724.2，发明名称为《一种基于电磁超声相控阵聚焦原理的小径管无损检测方法》的发明专利，由小径管外部的通电螺线管提供径向偏置磁场，在小径管内部放置发射、接收线圈，通过常规电磁超声装置依据中心聚焦延时法则对激励发射和接收电路，并通过机械装置的径向移动实现缺陷的扫查，因此声束传播方向固定，检测范围有限。

发明内容

本发明是为了解决现有的电磁超声检测系统只有一个发射和接收通道，在工作频率和线圈结构确定时，声束传播方向固定，检测范围有限，检测耗时长，且结果不够直观的问题。现提供一种电磁超声相控阵系统。

一种电磁超声相控阵系统，它包括上位机(1)、电磁超声相控发射电路(2)、电磁超声多通道接收电路(3)和电磁超声相控阵换能器(5)。

相控阵换能器(5)包括永磁铁和多个线圈，每个线圈是一个阵元。

多通道电磁超声相控发射电路(2)内部有多个结构相同的通道，每个通道和一个阵元相连。发射电路可以同时连通多个阵元，按照设定参数中各通道的发射时序，发送多路高压脉冲信号给电磁超声相控阵换能器(5)中的各阵元。

发射时序表示为：