一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于变角度磁集中器改变静磁场的斜入射式电磁声传感器，在选择兰姆波模态波长和单频激励信号的基础上，将矩形钕铁硼磁铁垂直极化在其下方加入变角度磁集中器并以此改变入射声波角度的方法，增强了传统电磁声传感器的模态控制能力。利用设计的基于变角度磁集中器改变静磁场的斜入射式电磁声传感器，可以实现对金属板结构的小尺寸缺陷检测。该传感器由矩形钕铁硼磁铁、变角度磁集中器和回折线圈组成。超声波斜入射有利于提高电磁声传感器的模态控制能力。通过扫频和声场指向性测试实验，验证了所研制的通过变角度磁集中器改变静磁场的斜入射式电磁声传感器具有较好的频率响应特性和声场指向性。

An oblique incidence electromagnetic acoustic sensor based on variable angle concentrator

【技术实现步骤摘要】
一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器
本专利技术为一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器，属于超声无损检测领域，可在金属板结构中激励高阶模态兰姆波，并提高电磁声传感器的模态控制能力。
技术介绍
金属板结构在航空航天、化工和机械等领域有着广泛的应用。金属板结构服役期间易产生裂纹、腐蚀和脱层等缺陷。为保障金属板结构使用安全，有必要对其进行无损检测及结构健康监测。兰姆波具有传播距离远、速度快等特点，可实现对金属板结构快速、大范围的无损检测。其中，高阶模态兰姆波具有短波长的优点，对金属板结构中小尺寸缺陷检测尤为敏感。但是，兰姆波具有多模态特性，在同一激励频率下同时存在多个传播特性不同的模态。随着频率的增加，模态的数量也相应增加。多模态的存在，使信号中出现多个波包，增加了后期信号处理与分析难度。因此，高频激励单一模态的兰姆波十分必要。目前模态控制方面，在选择单频信号作为激励信号的基础上，通过选择模态的波长或相速度，以及调整入射声波角度的方法，控制产生的兰姆波模态。压电斜探头通过控制相速度和入射波角度的方法，激励相应模态的兰姆波。压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器，其特征在于：包括矩形钕铁硼磁铁(1)、变角度磁集中器(2)柔性电路板中回折线圈(3)；矩形钕铁硼磁铁(1)极化，提供垂直静磁场；变角度磁集中器(2)在矩形钕铁硼磁铁(1)正下方，将矩形钕铁硼磁铁(1)所提供的垂直静磁场集中并导向，使矩形钕铁硼磁铁(1)沿变角度磁集中器(2)预设的角度加载；柔性电路板中回折线圈(3)在金属板(4)集肤深度层内，感生出与电流方向相反且周期分布的感应涡流；经变角度磁集中器(2)集中并导向后的矩形钕铁硼磁铁(1)所提供静磁场与感应涡流相互作用，耦合出斜入射的超声波。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器，其特征在于：包括矩形钕铁硼磁铁(1)、变角度磁集中器(2)柔性电路板中回折线圈(3)；矩形钕铁硼磁铁(1)极化，提供垂直静磁场；变角度磁集中器(2)在矩形钕铁硼磁铁(1)正下方，将矩形钕铁硼磁铁(1)所提供的垂直静磁场集中并导向，使矩形钕铁硼磁铁(1)沿变角度磁集中器(2)预设的角度加载；柔性电路板中回折线圈(3)在金属板(4)集肤深度层内，感生出与电流方向相反且周期分布的感应涡流；经变角度磁集中器(2)集中并导向后的矩形钕铁硼磁铁(1)所提供静磁场与感应涡流相互作用，耦合出斜入射的超声波。


2.根据权利要求1所述的一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器，其特征在于：矩形钕铁硼磁铁(1)的横截面形状为矩形，极化方向与长度方向垂直，变角度磁集中器(2)在矩形钕铁硼磁铁(1)正下方，将矩形钕铁硼磁铁(1)所提供静磁场集中并沿预设角度导向，使静磁场与金属板(4)具有一定倾斜角度。


3.根据权利要求1所述的一种基于变角度磁集中器的斜入射式电磁声传感器，其特征在于：柔性电路板中回折线圈(3)中相邻两根导线间距等于激励模态的半波长。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘增华，刘泽华，李佳奇，赵欣，张永琛，何存富，吴斌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11