[发明专利]适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器

说明书

本申请提出一种适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器，包括：永磁体和共心的双扇形回折线圈；永磁体位于共心的双扇形回折线圈的上方，永磁体产生的磁感线的NS极沿被测铝板法线方向排列；共心的双扇形回折线圈为双线圈交错排列结构，共心的双扇形回折线圈位于永磁体的正下方，双线圈的激励电流相位相差90°且幅值相同，共心的双扇形回折线圈的布置采用扇形回折结构，共心的双扇形回折线圈的共心位置在被测铝板表面的投影为SV超声体波单向聚焦点的位置；被测铝板的厚度均匀并位于永磁体和共心的双扇形回折线圈的正下方。通过简单的换能器结构设计，使有限的超声能量在感兴趣的特定位置进行信号的单侧聚焦，提高了信号的强度与检测精度。

技术领域

本申请涉及无损检测领域，尤其涉及一种适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器。

背景技术

金属板材广泛应用于工业生产中，是构成许多重要工业设施的重要结构。然而，在这些设备的金属板材长期运行中，介质腐蚀、材料老化、地质灾害、外部冲击和事故将不可避免地造成缺陷。若未及时进行检测修复，会对这些设备的安全稳定运行造成极大的负面影响，极易导致介质泄漏，甚至引起火灾和爆炸，造成严重的环境污染、经济损失甚至人员伤亡。为了及时发现金属板材中存在的缺陷，并采取措施避免事故的发生，维护其安全稳定运行，需要按时对金属板材等结构件进行检测，这对于确保人民生命财产安全、保证正常的工业生产生活具有重大意义。

工业在役金属板的在线检测方法主要包括涡流检测、漏磁检测及超声检测等。涡流检测和漏磁检测由于原理上的特点，难以有效检测出材料内部的微小裂纹；超声检测技术具有穿透能力强、缺陷定位准确度高、灵敏度高、检测速度快等优点。

在对金属板材尤指铝板缺陷检测的现有技术中，可利用电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer，简称EMAT)进行铝板缺陷检测，EMAT依赖于电磁耦合方式完成换能器线圈内的交变电流到被测材料内机械振动的能量转换，无需耦合介质，可以直接在金属板材内产生超声波，并易于调节超声波的模式，可用于非接触及高温等特殊工况下的检测。但是，EMAT的转换效率低、接收到的超声波信号的幅值小。

发明内容

本申请提出一种适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器，用于解决现有技术中EMAT的转换效率低、接收到的超声体波信号的幅值小的问题。

本申请实施例提出了一种适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器，包括：

永磁体和共心的双扇形回折线圈；

所述永磁体位于所述共心的双扇形回折线圈的上方，所述永磁体产生的磁感线的NS极沿被测铝板法线方向排列；

所述共心的双扇形回折线圈为双线圈交错排列结构，所述共心的双扇形回折线圈位于永磁体的正下方，双线圈的激励电流相位相差90°且幅值相同，所述共心的双扇形回折线圈的布置采用扇形回折结构，且共心的双扇形回折线圈的共心位置在所述被测铝板表面的投影为SV超声体波单向聚焦点的位置；

所述被测铝板的厚度均匀并位于所述永磁体和所述共心的双扇形回折线圈的正下方。

本申请实施例的适用于铝板缺陷检测的SV超声体波单侧聚焦换能器，能够通过简单的换能器结构设计，使有限的超声能量在某个感兴趣的特定位置进行信号的单侧聚焦，从而提高了换能器的能量转换效率以及信号的强度与检测精度，进而为不同类型缺陷的检测与识别提供了可靠的信息。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，所述永磁体所处位置平行于所述被测铝板表面，所述永磁体沿着所述被测铝板表面的法线方向磁化。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，所述被测铝板的材料一致。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，所述共心的双扇形回折线圈之间的间距为大小不等的预设值，以使SV超声体波聚焦到同一位置并满足SV超声体波相位叠加。