本发明专利技术公开了一种深度应力检测用电磁超声激励装置，包括支撑体、永磁体、入射楔块和印刷电路板；所述支撑体由激励介质底板、永磁体放置架和连接挡板组成。本装置利用电磁超声换能器激发原理，在激励介质中激励出纵波，再经过入射楔块传导，从而在被测试件表面产生临界折射纵波。再测量不同激发频率下的临界折射纵波的波速，根据声弹性原理中临界折射纵波的波速与应力的线性关系，得到不同激发频率下的应力；根据临界折射纵波在被测试件表面的渗透深度与激发频率的关系，得到不同激发频率下的渗透深度，进而得出渗透深度与应力的对应关系，可计算出不同深度下的应力大小。本装置使用时不会破坏被测试件，属于无损检测。
【技术实现步骤摘要】
一种深度应力检测用电磁超声激励装置
本专利技术属于电磁超声检测领域，具体是一种深度应力检测用电磁超声激励装置。
技术介绍
材料的非均匀变形而产生的残余应力会影响其屈服强度和结构稳定性，因此残余应力的测量对材料结构和工程安全具有重大的意义。绝大部分试件的残余应力会随外表面深度的变化而变化，文献《RickertTheo.ResidualStressMeasurementbyESPIHole-Drilling[J].ProcediaCirp,2016,45:203-206.》中通过对试件逐渐钻孔，利用电子散斑干涉测量法做到了不同深度的残余应力变化的测量，但该方法会对被测试件产生不可逆的破坏。近年来，无损检测法在应力检测和损伤检测中得到了越来越广泛的应用。无损检测可在不对测试试件造成损坏的情况下，利用X射线法、中子衍射法、磁测法和超声法对其缺陷和物理参数进行检测。其中，超声法是基于应力与声波速度的关系来对试件的应力进行检测。在应力检测中，临界折射纵波对切向应力的灵敏度最高，利用应力与临界折射纵波波速的变化关系可对试件的应力进行检测。利用超声法对试件的应力进行检测时，临界折射纵波在试件中的渗透深度与其频率有关，不同的渗透深度可以检测不同深度的应力。通过改变临界折射纵波的频率可以做到对试件不同深度的应力测量，用于检测金属试件不同深度的残余应力大小。目前产生临界折射纵波的装置均采用压电超声换能器，利用体压电陶瓷的厚度振动模式(ThicknessMode)产生纵波，再根据斯涅耳定律，经由介质以第一临界角斜射到检测试件中，得到临界折射纵波。但压电超声换能器厚度振动模式的谐振频率和其厚度有关，压电超声换能器在结构确定时有其固定的激发频率和带宽，用于试件不同深度的应力测量时需频繁的更换压电超声换能器。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种深度应力检测用电磁超声激励装置。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种深度应力检测用电磁超声激励装置，其特征在于该装置包括支撑体、永磁体、入射楔块和印刷电路板；所述支撑体由激励介质底板、永磁体放置架和连接挡板组成；激励介质底板的左右两侧设置有永磁体放置架；两个永磁体放置架之间设置有连接挡板，用于连接两个永磁体放置架并对永磁体放置架中的永磁体进行限位同时起到聚磁作用；两个永磁体放置架内部各自放置有一个永磁体；两个永磁体的对应位置的磁极的极性相反，通过异性相吸作用将两个永磁体吸向中间并通过连接挡板进行限位，从而固定在永磁体放置架内；所述印刷电路板的一面上印刷有激励线圈；印刷电路板以印刷有激励线圈的一面向下的方式固定到支撑体内，使得激励线圈与激励介质底板的上表面正对；入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面连接；测试时，入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面之间涂抹有耦合介质；入射楔块的前表面制有波纹槽，用于消除在入射楔块内的反射纵波；入射楔块的上表面与下表面之间具有根据斯涅耳定律计算得到的第一临界角的角度相同的倾斜角。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本装置利用电磁超声换能器激发原理，在激励介质中激励出纵波，再经过入射楔块传导，从而在被测试件表面产生临界折射纵波。再测量不同激发频率下的临界折射纵波的波速，根据声弹性原理中临界折射纵波的波速与应力的线性关系，得到不同激发频率下的应力；根据临界折射纵波在被测试件表面的渗透深度与激发频率的关系，得到不同激发频率下的渗透深度，进而得出渗透深度与应力的对应关系，可计算出不同深度下的应力大小。(2)本装置使用时不会破坏被测试件，属于无损检测。(3)采用本装置激励出的临界折射纵波的频率只与激发频率有关，因此在整个测量过程中整体装置不必进行更换即可进行试件不同深度的应力检测，解决了利用超声法测量试件不同深度应力时需要频繁更换压电探头的问题，提高了检测效率。(4)本专利技术利用声弹性法测量应力，使用方法简便，装置小巧，可用于试件应力的现场测量。(5)两块永磁体利用磁极异性相吸的原理固定在支撑体内，不用其他结构再对永磁体进行固定。(6)两个永磁体的摆放位置可以给激励线圈下方的激励介质底板提供水平磁场，有利于纵波的激发，并且支撑体采用铁磁性材料，连接挡板可以起到聚磁作用，一定程度的加大水平磁场，增大产生的纵波幅值。附图说明图1为本专利技术一种实施例的整体结构轴测示意图；图2为本专利技术一种实施例的整体结构左视示意图；图3为本专利技术一种实施例的整体结构俯视示意图；图4为本专利技术一种实施例的支撑体的轴测示意图；图5为本专利技术一种实施例的支撑体的主视示意图；图6为本专利技术一种实施例的激励线圈的结构示意图；图7为本专利技术一种实施例的入射楔块的结构示意图；图8为本专利技术一种实施例的检测原理图。图中：1、支撑体；2、激励线圈；3、永磁体；4、入射楔块；5、印刷电路板；6、被测试件；7、声接收装置；1-1、激励介质底板；1-2、永磁体放置架；1-3、连接挡板；1-4、印刷电路板固定槽；1-5、入射楔块固定槽；2-1、激发区；2-2、连通区；4-1、凸起；4-2、波纹槽；5-1、焊孔。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种深度应力检测用电磁超声激励装置(简称装置，参见图1-7)，其特征在于该装置包括支撑体1、永磁体3、入射楔块4和印刷电路板5；所述支撑体1是超声波的激励介质，由激励介质底板1-1、永磁体放置架1-2和连接挡板1-3组成；激励介质底板1-1的左右两侧设置有永磁体放置架1-2；两个永磁体放置架1-2之间设置有连接挡板1-3，用于连接两个永磁体放置架1-2并对永磁体放置架1-2中的永磁体3进行限位同时起到聚磁作用；两个永磁体放置架1-2内部各自放置有一个永磁体3；两个永磁体3的对应位置的磁极的极性相反(本实施例是左侧的永磁体放置架1-2内部放置上部N极下部S极的永磁铁3，右侧的永磁体放置架1-2内部放置上部S极下部N极的永磁铁3)，通过异性相吸作用将两个永磁体3吸向中间并通过连接挡板1-3进行限位，从而固定在永磁体放置架1-2内；激励介质底板1-1设置有通透的入射楔块固定槽1-5，用于与入射楔块4固定连接；入射楔块固定槽1-5的位置与激励线圈2不重合；激励介质底板1-1与永磁体放置架1-2之间设置有印刷电路板固定槽1-4，可拆装不同种类的印刷电路板5；所述印刷电路板5的一面上印刷有激励线圈2；印刷电路板5以印刷有激励线圈2的一面向下的方式从印刷电路板固定槽1-4插入并固定到支撑体1内，使得激励线圈2与激励介质底板1-1的上表面正对(优选地，激励线圈2与激励介质底板1-1的上表面接触)；入射楔块4的上表面设置有凸起4-1，与激励介质底板1-1的入射楔块固定槽1-5配合，实现入射楔块4的上表面与激励介质底板1-1的下表面的连接；测试时，入射楔块4的上表面与激励本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深度应力检测用电磁超声激励装置，其特征在于该装置包括支撑体、永磁体、入射楔块和印刷电路板；/n所述支撑体由激励介质底板、永磁体放置架和连接挡板组成；激励介质底板的左右两侧设置有永磁体放置架；两个永磁体放置架之间设置有连接挡板，用于连接两个永磁体放置架并对永磁体放置架中的永磁体进行限位同时起到聚磁作用；两个永磁体放置架内部各自放置有一个永磁体；两个永磁体的对应位置的磁极的极性相反，通过异性相吸作用将两个永磁体吸向中间并通过连接挡板进行限位，从而固定在永磁体放置架内；/n所述印刷电路板的一面上印刷有激励线圈；印刷电路板以印刷有激励线圈的一面向下的方式固定到支撑体内，使得激励线圈与激励介质底板的上表面正对；入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面连接；测试时，入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面之间涂抹有耦合介质；入射楔块的前表面制有波纹槽，用于消除在入射楔块内的反射纵波；入射楔块的上表面与下表面之间具有根据斯涅耳定律计算得到的第一临界角的角度相同的倾斜角。/n
【技术特征摘要】
1.一种深度应力检测用电磁超声激励装置，其特征在于该装置包括支撑体、永磁体、入射楔块和印刷电路板；
所述支撑体由激励介质底板、永磁体放置架和连接挡板组成；激励介质底板的左右两侧设置有永磁体放置架；两个永磁体放置架之间设置有连接挡板，用于连接两个永磁体放置架并对永磁体放置架中的永磁体进行限位同时起到聚磁作用；两个永磁体放置架内部各自放置有一个永磁体；两个永磁体的对应位置的磁极的极性相反，通过异性相吸作用将两个永磁体吸向中间并通过连接挡板进行限位，从而固定在永磁体放置架内；
所述印刷电路板的一面上印刷有激励线圈；印刷电路板以印刷有激励线圈的一面向下的方式固定到支撑体内，使得激励线圈与激励介质底板的上表面正对；入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面连接；测试时，入射楔块的上表面与激励介质底板的下表面之间涂抹有耦合介质；入射楔块的前表面制有波纹槽，用于消除在入射楔块内的反射纵波；入射楔块的上表面与下表面之间具有根据斯涅耳定律计算得到的第一临界角的角度相同的倾斜角。
2.根据权利要求1所述的深度应力检测用电磁超声激励装置，其特征在于激励线圈与激励介质底板的上表面接触。
3.根据权利要求1所述的深度应力检测用电磁超声激励装置，其特征在于激励介质底板设置有通透的入射楔块固定槽，入射楔块固定槽的位置与激励线圈不重合；入射楔块的上表面设置有凸起，与入射楔块固定槽配合，实现连接。
4.根据权利要求3所述的深度应力检测用电磁超声激励装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张闯，魏琦，刘素贞，杨庆新，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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