[发明专利]一种用于球面板材缺陷检测的半柔性阵列式电磁超声探头

说明书

本发明公开的一种用于球面板材缺陷检测的半柔性阵列式电磁超声探头，属于超声无损检测技术领域。包括支撑框架和若干电磁探头单体；若干电磁探头单体阵列排布在支撑框架内，支撑框架形状可调，相邻电磁探头单体之间通过第一弹性连接体连接，所述阵列边缘的电磁探头单体通过第二弹性连接体与支撑框架连接；所有电磁探头单体均连接至电磁超声检测系统。本发明能够解决传统电磁超声探头检测非平面构件效果不理想的缺点，同时能够大幅提高检测效率，具有良好的通用性。

技术领域

本发明属于超声无损检测技术领域，具体涉及一种用于球面板材缺陷检测的半柔性阵列式电磁超声探头。

背景技术

球面板材在生产生活中有着广泛的应用，从建筑物的穹顶、储罐的壳体，到飞机、高铁列车的头部等，到处都有球面板材构件在发挥着不可或缺的作用。这些球面构件支撑着经济发展和日常生活，一旦其中某些结构产生故障，除了会影响经济的正常运转，也会给人们的生活带来极大的不便利，因此进行球面构件的无损检测与评估有着极其重大的经济意义和现实需求。球面构件的无损检测一方面包括构件服役前的残次品的剔除，另一方面也包括在役构件的筛查，在构件投入使用前通过无损检测找出内部含有夹渣、孔隙和断层等缺陷的不合格产品，在构件服役期内通过定期筛查，检测出那些老化较快产生缺陷的管道段并及时更换，对提高整个结构的安全性，延长其服役期具有重要意义。

无损检测是指在检查机械材料内部不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。在众多的无损检测方法中，超声无损检测方法以其较低的成本、结构简单、操作方便、检测精度高以及对检测人员比较友好等优势获得了比较广泛的应用。

超声无损检测中超声信号的激励方式有很多种，常见的主要有压电超声、电磁超声、激光超声等等。压电超声是目前应用最多的一种方法，然而，由于压电超声探头工作温度范围小而且需要依赖耦合剂，因此在复杂的工程环境中，压电超声的应用领域受到很大的制约。电磁超声通过被测试件集肤层内的交变感应涡流和偏置磁场的相互作用产生超声波，具有低耦合、高精度、对检测试件表面要求低等优点，可以进一步提高超声无损检测的效率，扩大其应用范围，利用电磁超声进行球面板材构件质量检测具有广阔的应用前景。在利用电磁超声进行无损检测的过程中，虽然不再需要耦合剂，但是提离距离对检测结果的影响还是很大的，因此普通的电磁超声探头检测平面结构的效果尚可，但对于球面板材构件，传统的电磁超声探头的检测效果不太理想。一方面，单个电磁超声探头的回波信号较弱，检测效果差；另一方面，单个探头进行大尺寸球面构件无损检测的时候效率太低。近年来也有部分研究人员采用柔性电磁超声探头进行球面构件的检测，这种探头的不足之处是通用性较差，当试件尺寸发生变化的时候探头就需要重新设计。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于球面板材缺陷检测的半柔性阵列式电磁超声探头，能够解决传统电磁超声探头检测非平面构件效果不理想的缺点，同时能够大幅提高检测效率，具有良好的通用性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于球面板材缺陷检测的半柔性阵列式电磁超声探头，包括支撑框架和若干电磁探头单体；若干电磁探头单体阵列排布在支撑框架内，支撑框架形状可调，相邻电磁探头单体之间通过第一弹性连接体连接，所述阵列边缘的电磁探头单体通过第二弹性连接体与支撑框架连接；所有电磁探头单体均连接至电磁超声检测系统。

优选地，电磁探头单体包括永磁体、探头壳体和激励线圈电路板，永磁体设在探头壳体内，激励线圈电路板设在检测面上。

进一步优选地，探头壳体为铝合金材质，探头壳体上开设有凹槽，激励线圈电路板放置在凹槽内。

进一步优选地，永磁体为圆柱体钕铁硼磁体，永磁体表面设有镀锌层，永磁体表面最大剩余磁通为1.2～1.5T。