[发明专利]一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器、激发装置和接收装置

权利要求书

1.一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器，包括：骨架(1)、正相线圈组(2)、反相线圈组(3)，其特征在于，

所述的骨架(1)为绝缘材料的中空圆柱管，其内径略大于待测铁磁性管道外径，且同轴套设于待测铁磁性管道外表面；所述的骨架(1)上表面等间距地开有2n个环形的线槽(4)；所述的线槽(4)之间的间距为所激发超声波波长的1/2；n与所激发电磁超声脉冲个数有关，取3~10；

所述的正相线圈组(2)由n个正相线圈串联在一起组成；所述的正相线圈为环形线圈且匝数相等，绕制在骨架(1)奇数的线槽(4)中，n取3~10；

所述的反相线圈组(3)由n个反相线圈串联在一起组成，n取3~10；所述的反相线圈为环形线圈，绕制在骨架(1)偶数的线槽(4)中；所述的反相线圈与正相线圈同向绕制，且反相线圈的匝数与正相线圈的匝数相等。

2.根据权利要求1中所述的一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器，其特征在于，当作为激发端时，正相线圈组(2)和反相线圈组(3)的激励均为直流脉冲电流；所述的直流脉冲电流包含直流偏置电流和正弦脉冲波动，且正弦脉冲波动的幅度小于直流偏置电流；作用于正相线圈组(2)激励中的直流偏置电流与作用于反相线圈组(3)激励中的直流偏置电流同向；而作用于正相线圈组(2)激励中的正弦脉冲波动相位与作用于反相线圈组(3)激励中的正弦脉冲波动相位差180º。

3.根据权利要求1中所述的一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器，其特征在于，当作为接收端时，正相线圈组(2)和反相线圈组(3)的激励为同向的直流偏置电流。

4.一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声激发装置，包括：电磁超声换能器(5)、大功率恒流源(6)、脉冲信号源(7)、反相器(8)、正相功率放大器(9)、反相功率放大器(10)、隔离电容，其特征在于，

所述的电磁超声换能器(5)为权利要求1中所述的一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器，安装在待测铁磁性管道上；

所述的大功率恒流源(6)产生两路大小和方向相同的直流偏置电流输出；第一路输出连接电磁超声换能器(5)的正相线圈组(2)，第二路输出连接电磁超声换能器(5)的反相线圈组(3)；

所述的脉冲信号源(7)产生正弦脉冲信号，其脉冲的个数为3~8之间；所述的脉冲信号源(7)的输出分为两路；第一路输出连接正相功率放大器(9)的输入端；第二路输出通过反相器(8)之后，再连接反相功率放大器(10)的输入端；

所述的隔离电容(11)为无极电容，用于隔离直流偏置电流，以防止大功率恒流源(6)的输出对正相功率放大器(9)或反相功率放大器(10)造成电流反灌；

所述的正相功率放大器(9)的输出通过一个隔离电容(11)后，连接电磁超声换能器(5)的正相线圈组(2)；所述的正相功率放大器(9)输出的峰值电流小于大功率恒流源(6)的直流偏置电流；

所述的反相功率放大器(10)的输出通过另一个隔离电容(11)后，连接电磁超声换能器(5)的反相线圈组(3)；反相功率放大器(10)输出的峰值电流小于大功率恒流源(6)的直流偏置电流。

5.一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声接收装置，包括：电磁超声换能器(5)、大功率恒流源(6)、耦合电容(12)、信号调理电路(13)、采集电路(14)、上位机(15)，其特征在于，

所述的电磁超声换能器(5)为权利要求1中所述的一种线圈自激励的铁磁性管道电磁超声换能器，安装在待测铁磁性管道上；

所述的大功率恒流源(6)产生两路大小和方向相同的直流偏置电流输出；第一路输出连接电磁超声换能器(5)的正相线圈组(2)，第二路输出连接电磁超声换能器(5)的反相线圈组(3)；

所述的信号调理电路(13)的输入端通过耦合电容(12)连接电磁超声换能器(5)的正相线圈组(2)或反相线圈组3，用于获取管道中传播过来的电磁超声信号；

所述的采集电路(14)的输入端连接信号调理电路(13)的输出端，用于将电磁超声信号转换为数字信号；采集电路(14)的输出端通过数据总线连接上位机(15)，用于将数字化的超声信号上传给上位机(15)进行处理。