[发明专利]基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器

说明书

本发明公开了一种基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器，包括：永磁体、双扇形回折线圈和被测铝板，其中，永磁体位于双扇形回折线圈和被测铝板的上方，NS极沿铝板法向方向排列，使磁力线垂直穿过铝板的表面；双扇形回折线圈采用扇形回折结构，用于将SV波束聚焦在预先设定的位置以实现SV波的相位叠加；被测铝板位于永磁体和双扇形回折线圈正下方，并在相对于焦点位置对侧的铝板表面设置线圈均匀分布的非聚焦形式的换能器，以测量聚焦信号强度，并通过示波器将所测得的电压信号显示出来。该换能器通过简单的双线圈结构设计为缺陷的检测与识别提供可靠信息，并通过合理布置实现超声信号的双点聚焦，提高检测效率与缺陷识别能力。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器。

背景技术

目前虽然基于压电超声检测技术的铝板检测产品发展较为成熟，但这些产品依赖于声耦合剂(如酒精、油、水等)，由于耦合剂的存在，增加了探伤装置的体积，限制了铝板的探伤速度，而且由于铝板的表面的杂质使得检测信号回波含有杂波成分较大，容易出现漏检和误检。这些问题严重制约了相关行业的快速发展。电磁超声无损检测技术起源于20世纪中叶。它通过在电磁超声换能器EMAT)线圈中通入高频交变电流，然后在金属试件内部产生涡流，涡流在外部磁场的作用下产生力的作用使金属内部的微粒产生振动进而产生超声波，超声波在遇到缺陷时会发生反射或散射，通过接收反射或透射的超声波可以判断缺陷的大小和位置，达到探伤的目的。

相对于传统的压电超声检测技术，EMAT技术具有以下几个方面的优势：(1)与被测金属试件可直接接触，不依赖于声耦合剂，可以显著减小和检测装置的体积；(2)可应用于高温、高速的检测对象；(3)无需对金属进行预处理，能够产生导波、表面波和体波等多种类型的超声波。电磁超声检测技术的超声波产生机理与其他检测技术的超声波激发机理的差异，使得电磁超声检测技术拥有可靠性、快速性、无接触性等明显的优势，这使得电磁超声检测技术在铝板探伤方面具有很好的应用前景。尽管电磁超声技术相对于压电超声技术具有众多优势，但其也存在一个致命的缺点，即换能效率低下。电磁超声技术的换能效率不到压电超声技术的1％，远远低于压电超声的换能效率。

目前由于EMAT固有的低能量转换效率，在缺陷识别与信号提取方面仍然存在较大问题，因此需要急需一种能量聚焦电磁超声换能器来改进缺陷检测方法并通过双点聚焦来提高检测效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器。该斜入射SV(Shear Vertical)波双点聚焦换能器可有效检测铝板的螺孔裂纹和底部的裂纹等缺陷，能更加全面地检测铝板在运行过程中产生的各种缺陷，可实现在役铝板的快速全面检测。

为达到上述目的，本发明实施例提出了基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器，包括：永磁体、非共心的双扇形回折线圈和被测铝板，其中，所述永磁体位于所述双扇形回折线圈和所述被测铝板的上方，N极和S极沿所述被测铝板法向方向排列，用于将磁力线垂直穿过所述被测铝板的表面；所述双扇形回折线圈为镜像对称结构，线圈采用扇形回折结构；所述被测铝板位于所述永磁体和所述双扇形回折线圈正下方。

本发明实施例的基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器，在摈弃传统的SV波检测方法的基础上，通过采用新型换能器结构，使有限的超声能量在两个感兴趣的对称位置进行信号的同时聚焦，进而精确的提取测量信号并分析缺陷情况，通过对两个聚焦位置超声信号的对比分析，实现对铝板表面缺陷进行高效探查、灵敏检测的目的。

另外，根据本发明上述实施例的基于铝板缺陷检测的斜入射SV波双点聚焦换能器还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述双扇形回折线圈的两个线圈的激励电流幅值相同，相位一致，且线圈所在平面投影的聚焦点位置为扇形的中心。