[发明专利]超高温电磁超声传感器及其获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波无损检测技术领域，具体而言，涉及一种超高温电磁超声传感器及其 获取方法。

背景技术

应用于石油、化工、天然气、核电等工业生产的设备，比如管道、压力容器等，经常工 作在高温高压环境中。如何保障上述设备安全可靠地长期运行具有非常重要的意义。近来， 由于上述在役设备因失效而引发的事故数量在逐年增加，迫切需要对高温在役设备进行准确 可靠的质量检验。

目前，在高温条件下应用的无损检测技术有红外热成像技术、超声检测技术及激光超声 检测技术等。红外热成像技术是利用材料的热弹效应，主要应用于高温压力容器热传导的在 线检测或者对常温压力容器的高应力集中部位检测。但这种方法对仪器、环境和待测设备的 被检表面要求苛刻，目前还不适用于现场应用。

超声检测技术通常用压电超声传感器配合高温耦合剂来实现对高温设备的检测，但这种 方法对压电探头和耦合剂都提出了独特的要求，且由于耦合剂的不稳定性导致不能保证检测 的稳定性和可靠性。

激光超声技术不需要耦合剂，可探测微小缺陷，但能量转换效率低且激光超声信号检测 灵敏多不高。电磁超声在检测时无需耦合剂，可实现非接触检测，且具有对材料表面要求低、 安全便捷等特点，是目前较为理想的高温检测方法。然而，由于电磁超声传感器内部的永磁 铁等柱形磁铁和高频线圈的工作温度有限，采用漆包线绕制或是PCB印刷的线圈耐温一般不 超过300℃。常规电磁超声传感器不能够直接用于高温检测，这很大程度上制约了电磁超声传 感器在高温检测中的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超高温电磁超声传感器及其获取方法，以解决现有技术 中的电磁超声传感器难以检测高温设备的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种超高温电磁超声传感器，超高 温电磁超声传感器包括：壳体；传感器组件，设置在壳体的内部；隔热结构，设置在壳体的 内部并位于壳体与传感器组件之间；其中，超高温电磁超声传感器指的是能够检测温度小于 等于750℃的待检设备的电磁超声传感器。

进一步地，隔热结构包括隔热套筒，隔热套筒具有底壁和与底壁连接的侧壁，底壁与侧 壁形成用于安装传感器组件的安装槽。

进一步地，传感器组件包括磁铁及线圈组件和信号接头，安装槽为阶梯槽，安装槽具有 沿槽深方向依次连通且槽面积依次减小的第一槽段和第二槽段，信号接头通过接头安装座安 装在第一槽段内，磁铁及线圈组件安装在第二槽段内。

进一步地，隔热结构还包括设置在隔热套筒的外侧并与隔热套筒连接的环形凸缘，环形 凸缘位于隔热套筒的与底壁相对的一端，隔热结构通过环形凸缘与壳体连接。

进一步地，壳体包括端盖和与端盖连接的容纳腔，通过端盖将隔热结构压紧在容纳腔内。

进一步地，隔热结构还包括设置在壳体的内壁面和传感器组件的外周之间的空气隔层。

进一步地，壳体包括端盖，超高温电磁超声传感器还包括：延长杆；握持手柄，延长杆 的第一端与端盖连接，延长杆的第二端与握持手柄连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种超高温电磁超声传感器的获取方法，获取方法用于 获得前述的超高温电磁超声传感器，获取方法包括以下步骤：选取隔热材料；利用超高温电 磁超声传感器允许的提离高度获取隔热结构；根据能量守恒定律和傅里叶定律，建立隔热结 构的热传导模型，模拟传热过程以验证隔热结构的可行性；验证隔热结构的隔热性能；其中， 提离高度指的是超高温电磁超声传感器的线圈的朝向待测设备的一侧与待测设备的被检表面 之间的距离。

进一步地，在利用超高温电磁超声传感器允许的提离高度获取隔热结构的步骤中，获取 方法还包括以下步骤：隔热结构的厚度小于或者等于提离高度。