[发明专利]一种多磁铁结构的电磁超声换能器

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种多磁铁结构的电磁超声换能器，用于金属板材及管件等的无损检测。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，金属板材、管件等的需求量也逐步上升。由于加工工艺限制，各种金属零件在生产过程中不可避免地存在缩孔、缩松、夹杂物、裂纹、折叠等缺陷。作为控制产品质量的必要环节，金属零件在生产、加工过程中必须通过无损检测技术及时剔除超标的残次品。采用缺陷检测结果作为改进金属零件制造工艺的重要依据，实时监测和控制缺陷，指导生产人员改进制造加工工艺，对存在可锻合的缺陷可通过提高锻压变形程度加以消除，提高金属零件的制造经济水平。且为了保证产品的安全运行和有效使用，目前，无损检测在许多领域已经成为一种强制性措施。

在众多无损检测技术中，电磁超声换能器利用电磁感应的原理，能直接在金属材料表面激发超声波，并沿着特定方向传播，具有非接触、无需耦合的特点，能用于高温、粗糙表面和移动金属材料的内部缺陷检测。电磁超声换能器的换能机理为磁化力、洛伦兹力和磁致伸缩三种机理，到底哪几种机理占激励超声的主导作用，主要取决于金属材料表面的电学参数(磁导率和电导率)。对于铝和铜等非铁磁性金属材料，通常是洛伦兹力起主导作用，但是对钢铁等铁磁性材料，通常是洛伦兹力和磁致伸缩力共同作用。

其中，电磁超声换能器作为电磁超声检测系统的核心部件，其性能直接影响了检测效果。因此，对换能器进行优化设计，并进一步提升用于金属板材、管件等检测的电磁超声换能器的性能，因此基于超声横波的换能器，需要提供强度较大、方向与线圈垂直的静磁场来提高检测质量，推动电磁超声检测技术的发展与应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多磁铁结构的电磁超声换能器，使用多个N极(或S极)相对的条形磁铁或N、S极沿径向方向分布的管状磁铁，增强了垂直于线圈所在平面的磁场的强度，提高了电磁超声体波换能器的换能效率，从而解决了上述现有技术不足的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种多磁铁结构的电磁超声换能器，包括矩形金属外壳和线圈，所述矩形金属外壳的中部设有导磁性金属填充物，且金属外壳内以所述导磁性金属填充物为中心至少设有两个磁极相对且等夹角设置的永磁铁，金属外壳于所述导磁性金属填充物的正下方设有装置非金属填充物的形槽孔，所述形槽孔内设有非金属填充物；所述金属外壳外部下底面并于非金属填充物的正下方设有线圈。

优选地，所述金属外壳内还可以导磁性金属填充物为中心设有磁极沿径向分布的管状的永磁铁。

优选地，所述线圈为蝶形线圈或跑道形线圈。

优选地，所述蝶形线圈为两个跑道形线圈于同一水平面内的叠加。

优选地，所述形槽孔为与所述蝶形线圈或跑道形线圈形状大小相配的矩形槽孔。

优选地，所述线圈为螺旋形线圈。

优选地，所述形槽孔为与所述螺旋形线圈形状大小相配的圆形槽孔。

优选地，所述金属填充物为导磁性材料，用于提供磁路，约束静磁场的分布，且其内部由永磁铁产生的磁场沿所述金属填充物高度方向分布，垂直于线圈所在的平面。

优选地，所述非金属填充物为不导磁固体材料，通过调节所述非金属填充物的厚度来改变线圈的提离距离。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明使用多个N极(或S极)相对的条形磁铁或N、S极沿径向方向分布的管状磁铁，增强了垂直于线圈所在平面的磁场的强度，提高了电磁超声体波换能器的换能效率。该换能器结构简单、操作便捷，检测时只需沿试件表面移动换能器即可。此外，该换能器可以根据需要选择线圈结构，提高检测质量，并且换能效率高，适用于金属板材、管件等的检测，具有重要的工程价值。

附图说明

图1为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的结构示意图；

图2为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的双磁铁结构示意图；

图3为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的三磁铁结构示意图；

图4为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的四磁铁结构示意图；

图5为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的管状磁铁结构示意图；

图6为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的螺旋形线圈结构示意图；

图7为本发明所述的一种多磁铁结构的电磁超声换能器的蝶形线圈结构示意图；