[发明专利]一种变波长低阶水平剪切波电磁超声换能器

摘要

本发明涉及一种变波长低阶水平剪切波电磁超声换能器，可用于导体材料的超声波探伤检测，属于无损检测技术领域。阵列磁铁等距变化驱动系统的主要功能为换能器的电气系统提供可变磁铁间距（即可变波长）的偏置磁场；本发明通过改变波长同时改变激励频率的SH模态磁铁阵列式EMAT换能器能够更好地适应的检测要求，可以根据实际的检测要求对换能器进行调整。因而，具有更强的适应性和灵活性。

主权项

一种变波长低阶水平剪切波电磁超声换能器，其特征在于：该换能器包括机械系统和电气系统；换能器的机械系统包括外壳（1）、内六角圆柱头螺钉（3）、PVC保护膜（4）、端盖（6）、耐磨套（15）、过线槽（22）和阵列磁铁等距变化驱动系统；电气系统包括BNC接头（2）、PCB（21）、电容（13）、导线（14）；阵列磁铁等距变化驱动系统包括短连杆A（5）、螺纹销（7）、光销（8）、长连杆A（9）、长连杆B（10）、短连杆B（11）、前拉块（12）、六角螺母（16）、六角头螺栓（17）、沉头螺纹销（18）、铷铁硼磁铁（19）、滑块（20）、后拉块（23）；具体而言，两块铷铁硼磁铁（19）极性相反地固定在滑块（20）底部构成一组偏置磁场，设滑块（20）的数量为n，即偏置磁场的组数为n，且n为偶数，n/2为偏置磁场对数，磁铁极性交错排布，交错磁铁排列方式可采用单列或其它多列排布形式，由PCB（21）的线圈绕制方式决定；长连杆A（9）和长连杆B（10）开有直线排列的三个孔，位于两端的孔与位于中部孔的距离相等，长连杆A（9）和长连杆B（10）交叉，二者中间的孔由螺纹销（7）连接，组成斜十字形“X”状，即构成了长连杆组件；两组“X”状长连杆组件的两端孔再用光销（8）铰接在一起，光销（8）铰接后的外露端可插入滑块（20）的侧面腰形槽内，从而拨动滑块（20）平动，滑块（20）的两侧面各具有两个腰形滑槽；将各组斜十字形长连杆组件相互交联，形成斜十字形组即“XXX”状结构，使各光销（8）的外露端位于同一侧；两组斜十字形组即“XXX”状结构与前拉块（12）、后拉块（23）两侧孔分别通过短连杆A（5）、短连杆B（11）连接，且保证光销（8）的外露端对应插入滑块（20）的侧面腰形槽内；所述短连杆A（5）、短连杆B（11）上开有两个孔，该两孔距与长连杆A（9）或长连杆B（10）上的中间孔距两端孔距离相等；短连杆A（5）与长连杆B（10）一端通过光销（8）铰接，短连杆B（11）与长连杆A（9）一端也通过光销（8）铰接，铰接后的外露端用于插入滑块（20）的侧面腰形槽内，从而拨动滑块（20）平动；短连杆A（5）、短连杆B（11）的另一端通过沉头螺纹销（18）铰接在前拉块（12）上；后拉块（23）的铰接方式与前拉块（12）相同；所述各斜十字形组即“XXX”状结构中，垂直对应铰接点处的光销（8）外露端需插入同一个滑块（20）的侧面腰形槽内，使铷铁硼磁铁（19）位于同一方向，并且需保证铷铁硼磁铁（19）为交错排列方式；以上组成阵列磁铁等距变化驱动系统的连杆机构和驱动机构；连杆机构中的后拉块（23）用内六角圆柱头螺钉（3）固定在外壳（1）内，铷铁硼磁铁（19）应位于外壳（1）的底部，前拉块（12）与穿过耐磨套（15）的六角头螺栓（17）相连，并用六角螺母（16）锁紧，六角头螺栓（17）上的另外一个六角螺母（16）与耐磨套（15）端面相邻，依靠磁铁相互引力可使六角螺母（16）与耐磨套（15）端面始终保持接触；此时，通过旋转与耐磨套（15）端面相邻的六角螺母（16），即可拉动内部的阵列磁铁等距变化驱动系统的连杆机构，从而改变磁铁间距；电气系统包括BNC接头（2）、PCB（21）、电容（13）、导线（14）；其中，BNC接头（2）固定在外壳（1）上，电容（13）的两个引脚分别与PCB（21）上的两个焊盘通过导线（14）连接，再从PCB（21）上的两个焊盘用导线（14）分别与BNC接头（2）的外壳和芯部端子相连；PCB（21）上的线圈，为双面印刷电路，成螺旋状；PCB（21）固定在外壳(1)底部，与铷铁硼磁铁(19)相邻；在外壳（1）底部PCB（21）外侧装上PVC保护膜（4），用于保护内部的PCB（21），防止其在使用中划伤；在滑块（20）上方凹槽内加入过线槽（22），可将导线放在槽内，防止阵列磁铁等距变化驱动系统的连杆机构运动时刮断或刮伤导线；在外壳（1）顶部装上端盖（6），用内六角圆柱头螺钉（3）连接。