[发明专利]一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法

说明书

一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法，解决了现有电磁超声换能器无法激励和接收多种波长超声导波的问题，属于电磁超声无损检测领域。本发明通过设计理想的多波长空间信号，使用脉冲调制技术对空间信号进行模拟，得到脉冲调制序列，进而得到电磁超声线圈参数，即：线圈导线的排布、线圈宽度和线圈间距，完成对线圈设计，本发明的脉冲调制序列为脉冲幅度调制脉冲序列、脉冲宽度调制脉冲序列和脉冲波数调制脉冲序列，可以分别制作出能激励和接收多种波长导波的脉冲幅度调制线圈、脉冲宽度调制线圈和脉冲波数调制线圈。

技术领域

本发明涉及一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法，属于电磁超声无损检测领域。

背景技术

相较于传统的压电换能器，电磁超声换能器使用时无需耦合剂。这种非接触式的检测技术使其非常适合应用于一些特殊的应用中，比如高温检测、高速在线扫描检测等。而且，电磁超声换能器在使用时不会受到耦合剂对测量精度的影响，在声时、衰减等方面的测量上具有更高的精度，因此，电磁超声换能器在结构健康监测、微观组织结构损伤、材料特性测量等方面也更有优势。

导波电磁超声换能器往往被用来激励单一波长的超声导波。但是，单一波长的导波对缺陷检测的灵敏度是有限的。使用多种波长的导波可以对材料中的损伤进行更加准确的评估。在非线性超声导波检测中，接收换能器也需要具有能同时接收两种波长超声波的能力。除此之外，能激励小波长导波的电磁超声换能器的制作难度也较高。因此，能激励和接收多种波长导波的电磁超声换能器是必要的。

目前，能同时激励和接收多种波长导波的单一电磁超声换能器还鲜有研究，更没有相应的电磁超声换能器设计方法。这大大限制了电磁超声换能器的检测灵敏度、对缺陷的评估准确度和应用范围。

发明内容

针对现有电磁超声换能器无法激励和接收多种波长超声导波的问题，本发明提供一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法。

本发明的一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法，所述方法包括：

S1、设计理想的空间信号；

S2、使用脉冲幅度调制技术对空间信号进行模拟，得到脉冲幅度调制脉冲序列，所述脉冲幅度调制脉冲序列为单位冲击脉冲序列且各脉冲无宽度、幅值相等；

S3、根据脉冲幅度调制脉冲序列得到电磁超声线圈参数：

线圈中各导线按照脉冲幅度调制脉冲序列进行排布，线圈中相邻导线的中心间距等于脉冲幅度调制脉冲序列中相邻脉冲的中心间距，线圈宽度根据需求进行设置，各导线采用串联或并联连接；

S4、根据线圈参数进行线圈制作。

本发明还提供一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法，所述方法包括：

S1、设计理想的空间信号；

S2、使用脉冲宽度调制技术对空间信号进行模拟，得到脉冲宽度调制脉冲序列，所述脉冲宽度调制脉冲序列的各脉冲序列有宽度、宽度不一且幅值相等；

S3、根据脉冲宽度调制脉冲序列得到电磁超声线圈参数：

线圈中各导线按照脉冲宽度调制脉冲序列进行排布，线圈中相邻导线的中心间距等于脉冲宽度调制脉冲序列中相邻脉冲的中心间距，线圈宽度等于各脉冲宽度调制脉冲序列的宽度，各导线采用串联或并联连接；

S4、根据线圈参数进行线圈制作。

本发明还提供一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法，所述方法包括：

S1、设计理想的空间信号；

S2、使用脉冲波数调制技术对空间信号进行模拟，得到脉冲波数调制脉冲序列，所述脉冲波数调制脉冲序列为单位冲击脉冲序列且各脉冲无宽度、幅值相等；