[实用新型]一种永磁铁与线圈提离距离可调的电磁超声换能器

说明书

本实用新型涉及一种永磁铁与线圈提离距离可调的电磁超声换能器，用于非接触式的金属板材厚度检测。它主要由锁紧螺钉、接收线圈、激发线圈、永磁铁阵列、永磁铁外壳、换能器外壳、轴承、弹簧、导线及调整丝杠组成。它克服了传统的电磁超声换能器永磁铁吸引力不可调的缺点，能够通过调节永磁铁与线圈之间的提离距离来控制检测的灵活度。其技术方案是：调整丝杠的顺时针转动促使弹簧拉伸，通过轴承使轴承外壳往下移动，带动永磁铁阵列向下移动，从而实现了提离距离的减小，提离距离的增大为其逆过程。通过上述方式，本实用新型能够使电磁超声换能器对不同材料的检测更加灵活。

技术领域

本实用新型专利涉及到机械制造领域，具体涉及一种电磁超声换能器结构的创新，它广泛应用于金属板材的测厚。

背景技术

电磁超声换能器(eletromagnetic ultrasonic transducer ,EMAT)主要应用在钢板或者铝板的测厚、火车轮轨道的探伤、输油管道探伤等领域，优点是可以实现在线检测，无需耦合剂，可以适应高温高压检测环境。目前问题是：检测铁板等铁磁性材料厚度时，永磁铁激励的偏置磁场对不同材料的吸引力不可调，容易导致探头磨损甚至损坏。

对电磁超声换能器的改进，国内外学者进行了大量的研究。文献：静态偏置磁场对电磁超声换能器灵敏度的影响（黄凤英，北京航空航天大学无损检测及机电工程研究所，2011）：文章研究了永磁铁与线圈的间距、永磁铁厚度、是否增加聚磁板对回波信号的影响。得出结论：永磁铁与线圈距离越小，回波信号越强，但是信噪比降低，反之亦然；永磁铁厚度越大，回波信号越强，但是增强的趋势随着厚度的增加逐渐变缓；增加聚磁板会增加回波的信噪比。文章指明了永磁铁对信噪比的影响，但是没有设计相关的机构去调节永磁铁与线圈之间的距离。

发明内容

本实用新型专利主要解决的技术问题是发明了一种永磁铁与线圈提离距离可调的电磁超声换能器的方法和装置，它能够能够通过调节永磁铁与线圈之间的提离距离来控制检测的灵活度。

实用新型采用的技术方案是：

发明了一个升降机构，升降机构调整永磁铁机构的升降。

所述升降机构包括：轴承（7）、弹簧（8）、换能器外壳（6）、调整丝杠（10）。所述轴承（7）安装在永磁铁外壳（5）中，弹簧（8）串在调整丝杠（10）上，调整丝杠（10）和换能器外壳（6）以螺纹连接以控制升降。

本实用新型的益果是：本实用新型专利能够使EMAT换能器更好的适应在各种铁磁性材料上面的检测，移动时更具灵活性。

附图说明

图1是本发明一种永磁铁与线圈提离距离可调的电磁超声换能器是一较佳实施例的平面结构示意图；

图2是铁板的示意图；

图3是磁铁充磁方向的示意图；

图4是“回”型线圈结构的平面示意图；

图5是永磁铁阵列的磁感应强度仿真一维图；

图中各部件的标记说明：1、锁紧螺钉；2、接收线圈；3、激发线圈；4、永磁铁阵列；5、永磁铁外壳；6、换能器外壳；7、轴承；8、弹簧；9、导线；10、调整丝杠；11、铁板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的一种永磁铁与线圈提离距离可调的电磁超声换能器，磁钢用6个的N52的钕铁硼永磁铁列，其充磁方式如附图3所示，强磁一侧放置在铁板上方。线圈用“回”型激发线圈，为与磁铁4的磁场分布相匹配，其外侧面积和磁铁底部面积相等，线圈的电流流向为顺时针方向。在升降机构部分，轴承（7）外轮廓固定在永磁铁外壳（5）中，内侧固定在调整丝杠（10）上，弹簧（8）串在调整丝杠（10）上面，调整丝杠（10）和换能器外壳（6）用螺纹连接以控制升降。检测铁板厚度时，激发线圈（3）激发是由导线（10）通入幅值为100A和频率为1MHz的正弦交变电流完成，根据电磁感应原理，被测铁板（11）表面会感应出涡流，该涡流在永磁铁阵列（4）的偏致磁场作用下会受到交变的洛伦兹力作用，进而促进被测导体内的晶粒碰撞而产生高频振动，形成超声波并在铁板（11）中传播，反射回来的回波由接收线圈（1）接收，从而完成了对铁板厚度的检测。调整丝杠调节永磁铁与线圈的距离来适应不同材料的吸引力，检测铝板时，往下调节磁铁以增大铝板上面的磁感应强度，然而在检测铁板时，调整丝杠应往上调节以协调换能器的灵活运用。