[发明专利]一种方向可控的线聚焦斜入射SV波电磁超声换能器

说明书

本申请提供了一种方向可控的线聚焦斜入射SV波电磁超声换能器，用于对金属构件进行扫查，包括换能器主体以及旋转扫查单元；换能器主体包括用于产生静磁场的永磁体滑块和用于产生感应涡流的双变间距螺旋线圈，永磁体滑块产生的静磁场的方向垂直于双变间距螺旋线圈；其中，双变间距螺旋线圈从线圈开口侧至线圈另一侧的相邻两根导线间距随永磁体滑块的旋转角度的增大而呈递增。通过永磁体滑块所产生的的静磁场方向垂直于双变间距螺旋线圈，涡流在静磁场的作用下受到洛伦兹力作用激励斜入射超声波。当声波经过缺陷区域反射后，双变间距螺旋线圈又作为接收线圈与永磁体滑块相互作用以接收金属构件的回波，进而对金属结构件内部损伤情况进行评估。

技术领域

本发明涉及金属构件无损检测技术领域，特别涉及一种方向可控的线聚焦斜入射SV波电磁超声换能器。

背景技术

电磁超声换能器依赖于电磁耦合方式完成换能器线圈内的交变电流到被测材料内机械振动的能量转换，无需耦合介质，可以直接在金属板材内产生超声导波，并易于调节超声导波模式，可用于非接触及高温等特殊工况下的检测。因此，有必要采用电磁超声换能器作为钢板缺陷超声导波检测的激励源和接收器，从而实现非液体耦合检测。

目前，大部分线聚焦斜入射电磁超声换能器结构大部分由圆柱形永磁体与曲折线圈组成，两者共同作用在金属构件中产生SV波。虽然现有的线聚焦SV波电磁超声换能器具有很好的方向性聚焦效果，但在实际检测过程时需要通过特定的手段(例如给线圈两侧添加屏蔽板等)来不断地改变其线聚焦入射角度，不利于检测效率的提高，因此需要对这检测过程进行改进优化。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种在不改变外部结构的情况下，可以实现激励角度不断变化的方向可控的线聚焦斜入射SV波电磁超声换能器，解决之前探测金属厚度范围较浅，聚焦线圈入射角度不易调整等问题。

本发明提供一种方向可控的线聚焦斜入射SV波电磁超声换能器，用于对金属构件进行扫查，包括换能器主体以及旋转扫查单元；所述换能器主体包括用于产生静磁场的永磁体滑块和用于产生感应涡流的双变间距螺旋线圈，所述永磁体滑块产生的静磁场的方向垂直于所述双变间距螺旋线圈；其中，所述双变间距螺旋线圈从线圈开口侧至线圈另一侧的相邻两根导线间距随所述永磁体滑块的旋转角度的增大而呈递增，且所述双变间距螺旋线圈的相邻两根导线间距满足相邻两根导线分别到聚焦点焦线之间的长度的差为1/2个波长，如下表达式：

式中，x_i为水平方向上第i个点声源的坐标，x_F为聚焦点横坐标，c为超声横波在试件中的波速，f为激励信号频率，y_F为预设的聚焦深度或聚焦点纵坐标。

另外，根据本发明上述实施例的一种车辆自动驾驶控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述旋转扫查单元包括：外缘框架，所述外缘框架的下部内壁上设置有所述双变间距螺旋线圈；设置在所述外缘框架内部的固定转轴，所述固定转轴与所述永磁体滑块固定连接；与所述固定转轴传动连接的方向调节旋钮；以及固定在所述外缘框架的下部内壁上的转轴底座，所述转轴底座与固定转轴远离所述方向调节旋钮的一端活动连接。

进一步地，所述旋转扫查单元还包括滑动轴承以及结构支撑架；其中，所述滑动轴承套设在所述固定转轴上，所述滑动轴承的外壁上固定套设有结构支撑架，结构支撑架远离所述滑动轴承的一端固定在所述外缘框架的内壁上。

进一步地，所述永磁体滑块为长方体结构。

进一步地，所述双变间距螺旋线圈为螺旋结构。

进一步地，所述永磁体滑块采用钕铁硼永磁铁材料制成。

进一步地，所述双变间距螺旋线圈为PCB印制而成。