[发明专利]一种感容式电磁超声波换能器

权利要求书

1.一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，包括永磁体(1)、绝缘介质(2)、线圈(3)、铜极板(4)、介质层(5)和水膜(6)；

在金属试件(7)的上方，依次堆叠有水膜(6)、介质层(5)、线圈(3)、绝缘介质(2)和永磁体(1)，铜极板(4)设置在线圈(3)中心处；永磁体(1)、绝缘介质(2)、线圈(3)、铜极板(4)、介质层(5)、水膜(6)和金属试件(7)的中心线重合；

永磁体(1)用于提供静磁场，使金属试件(7)表面流过的电流受力，引发振动形成横波或纵波；

绝缘介质(2)用于隔绝永磁体(1)和铜极板(4)，使永磁体(1)不带电；

线圈(3)用于提供电场；

铜极板(4)作为导体用于引导电场的空间分布；

介质层(5)用于将电场传递至金属试件(7)；

水膜(6)用于排除换能器和金属试件(7)之间的空气，提高传递至金属试件(7)的电场强度；

所述铜极板(4)、介质层(5)、水膜(6)和金属试件(7)构成一个换能器电容；

换能器工作模式包括：

感容并联激励电感接收工作模式、感容并联激励感容接收工作模式、感容串联激励电感接收工作模式、感容串联激励感容接收工作模式、电容激励电感接收工作模式、电容激励感容接收工作模式、电感激励电容接收工作模式和电感激励感容接收工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，所述永磁体(1)的充磁方向垂直于线圈(3)所在平面。

3.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，所述线圈(3)为密绕平面线圈，铜极板(4)与线圈(3)处于同一平面内。

4.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，所述介质层(5)采用钛酸钡、掺铁钛酸锶、碳酸铜钙中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，所述水膜(6)采用纯水或水质量分数大于50％的水溶液。

6.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，感容并联激励电感接收工作模式的工作过程包括：

换能器电容与匹配电感串联，线圈(3)与匹配电容串联，换能器电容串联回路与线圈(3)串联回路并联；

激励过程：换能器电容和线圈(3)并联作为独立的激励源；

通过调整换能器电容的大小，控制换能器激励横波的强度；或通过调整外磁场的分布，控制换能器激励纵波的强度；

接收过程：由线圈(3)完成横波或纵波的接收；

感容并联激励感容接收工作模式的工作过程包括：

换能器电容与匹配电感串联，线圈(3)与匹配电容串联，换能器电容串联回路与线圈(3)串联回路并联；

激励过程：换能器电容和线圈(3)并联作为独立的激励源；

通过调整换能器电容的大小，控制换能器激励横波的强度；或通过调整外磁场的分布，控制换能器激励纵波的强度；

接收过程：由换能器电容和线圈(3)同时完成横波或纵波的接收。

7.根据权利要求1所述的一种感容式电磁超声波换能器，其特征在于，感容串联激励电感接收工作模式的工作过程包括：

换能器电容与线圈(3)串联；

激励过程：换能器电容与线圈(3)互为匹配元件，线圈(3)正常工作则串联回路中流经的电流使换能器电容产生横波；

接收过程：线圈(3)完成横波的接收；

感容串联激励感容接收工作模式的工作过程包括：

换能器电容与线圈(3)串联；

激励过程：换能器电容与线圈(3)互为匹配元件，线圈(3)正常工作则串联回路中流经的电流使换能器电容产生横波；

接收过程：线圈(3)完成横波的接收，同时采用换能器电容对纵波进行检测。