[发明专利]电容式电磁超声横纵波换能器

说明书

一种电容式电磁超声横纵波换能器，属于超声换能器技术领域。本发明针对现有电磁超声换能器在铁磁性材料中激发纵波能力差，造成应用受限的问题。包括永磁体、绝缘介质、金属极板、电介质及液体膜，永磁体、绝缘介质、金属极板、电介质及液体膜由上至下依次紧密层叠在一起，并且中心在一条竖直线上；所述液体膜的下表面连接被测金属试件，被测金属试件的中心位于所述竖直线上；所述金属极板用于连接测量设备激励电路的正极，被测金属试件连接测量设备激励电路的负极。本发明可应用于超声波无损检测技术中。

技术领域

本发明涉及电容式电磁超声横纵波换能器，属于超声换能器技术领域。

背景技术

传统的电磁超声换能器一般为电感式换能器，它依赖电磁作用中的狭义洛伦兹力、磁化力以及磁致伸缩力诱发超声波，而作为电磁作用中基本力源之一的静电力(与狭义洛伦兹力一起构成广义洛伦兹力)没有得到利用与研究。

电磁超声技术研究工作者已从理论与实践的角度给出结论：电感式的电磁超声换能器在铁磁性材料中激发纵波的特性受试件材料的磁性能影响巨大；在实际应用的大多数情况下，磁致伸缩力可被忽略；在铁磁性材料中，狭义洛伦兹力与磁化力产生纵波的分量相互抵消，使得纵波的激发强度远低于横波的激发强度。例如在现有电磁超声换能器中，采用圆环形永磁体套接圆柱形永磁体结构，再结合蝶形线圈同时激发出横纵波，但其纵波的激发强度远低于横波的激发强度。这使得传统电磁超声技术在某些需要纵波的测试场合难以应用，比如：横纵波结合的应力测量、液体测量等。

发明内容

针对现有电磁超声换能器在铁磁性材料中激发纵波能力差，造成应用受限的问题，本发明提供一种电容式电磁超声横纵波换能器。

本发明的一种电容式电磁超声横纵波换能器，包括永磁体1、第一绝缘介质2、金属极板3、电介质4及液体膜5，

永磁体1、第一绝缘介质2、金属极板3、电介质4及液体膜5由上至下依次紧密层叠在一起，并且中心在一条竖直线上；

所述液体膜5的下表面连接被测金属试件6，被测金属试件6的中心位于所述竖直线上；

所述金属极板3用于连接测量设备激励电路的正极，被测金属试件6连接测量设备激励电路的负极。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述永磁体1沿厚度方向充磁。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述第一绝缘介质2包括耐受高频交流激励电压的介质。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述金属极板3采用真空镀膜工艺附着于所述电介质4的一侧表面。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述真空镀膜工艺包括磁控溅射或蒸发蒸镀。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述金属极板3的形状包括规则平面形状。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述电介质4的性能包括：在25℃以及1kHz时变电磁场环境中，电介质4的相对介电常数在100以上。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，所述液体膜5包括水或水质量分数大于50％的水溶液。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，还包括外壳7和第二绝缘介质8，

所述外壳7为具有上盖的圆筒，外壳7的内壁设置第二绝缘介质8，所述外壳7扣设在连接在一起的所述永磁体1、第一绝缘介质2、金属极板3、电介质4及液体膜5的外表面，所述外壳7的上盖设置导线通孔；

所述外壳7包括不锈钢外壳。

根据本发明的电容式电磁超声横纵波换能器，还包括外壳7、第二绝缘介质8和导体棒9，