[发明专利]电磁超声弹性模量测量换能器结构

说明书

本发明属于电磁超声检测领域，涉及一种电磁超声弹性模量测量换能器的结构。主要包括手持系统、磁铁及其固定系统、线圈及其保护系统。检测时对线圈加以交变电流，磁铁产生偏置磁场，在被测工件近表面可以产生超声波，不同材料具有其各自的特性，其本身的弹性模量各不相同，通过测量介质的纵波声速和横波声速，利用已知公式可以计算介质的弹性常数，进而可以对材料的属性进行判定。

技术领域

本发明属于机械结构及电磁超声波无损检测技术应用领域，针对电磁超声检测过程中，超声波的声速和材料弹性模量之间所具有的关系，设计的一种检测材料属性的电磁超声弹性模量测量换能器结构。

背景技术

电磁超声波检测技术属于超声波检测技术的一种，是无损检测领域出现的新技术，可应用于金属材料无损检测。其超声波的产生与接收区别于传统压电超声波检测技术。在工业应用中，具有非接触、无需耦合剂等优势技术特点。

电磁超声换能器是电磁超声检测技术的应用核心，即探头部分。是用于产生和接收超声波的核心部件。电磁超声换能器由三部分组成，磁钢、线圈、工件。线圈置于工件近表面，对线圈通交变电条件下，在工件近表面内部形成涡流；在磁钢偏置磁场作用下，交变涡流受到交变机械力；涡流质点在交变机械力的作用下，形成机械波，产生超声波。在各向同性的固体材料中，应力和应变满足的胡克定律, 超声波传播的特征方程是已知的，当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时,称为纵波，当介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直时，称为横波。在气体介质中，声波只是纵波。在固体介质内部, 超声波可以按纵波或横波两种波型传播。无论是材料中的纵波还是横波, 其速度都可以求出，对于不同材料, 其纵波波速和横波波速的大小一般不一样，它们都由弹性介质的密度、杨氏模量和泊松比等弹性参数决定, 即影响这些物理常数的因素都对声速有影响。利用测量超声波速度的方法可以测量材料有关的弹性常数。

材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系符合胡克定律，该比例系数称为杨氏模量。固体在应力作用下，沿纵向有一正应变（伸长），沿横向就将有一个负应变（缩短），横向应变与纵向应变之比被定义为泊松比，它也是表示材料弹性性质的一个物理量。

在各向同性固体介质中，各种波型的超声波声速存在已知的公式，通过测量介质的纵波声速和横波声速，利用已知公式可以计算介质的弹性常数

本领域的技术人员致力于研发一种适用工程检测应用的电磁超声弹性模量测量换能器结构。

发明内容

发明目的：材料自身具有其各自的固有属性，弹性模量是材料的一种固有属性，弹性模量包括许多参数，可以表征材料的不同性质，超声波的声速与弹性模量之间具有一定关系，为测量超声波声速得出检测工件弹性模量参数而设计的一种电磁超声弹性模量测量换能器结构，通过将测得的检测工件弹性模量参数与标准范围相比较判定材料属性从而实现工程检测中应用。

技术方案：

一种电磁超声弹性模量测量换能器结构，其特征在于：

包括：

手持系统；

磁铁及其固定系统；

线圈及其保护系统；

所述手持系统中的龙门式握柄开口处安装有磁铁及其固定系统；

所述线圈及其保护系统包括套在磁铁及其固定系统外的内保护壳和外保护壳，所述内保护壳和外保护壳之间设置有线圈；

所述磁铁及其固定系统包括两块被绝缘胶块隔开的磁铁，还包括用来固定绝缘胶块与磁铁的轭铁。

所述的电磁超声弹性模量测量换能器结构，优选地：所述手持系统包括长杆握柄和龙门式握柄；所述龙门式握柄开口处卡夹通过螺钉连接轭铁。