一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头制造技术

本发明专利技术公开的一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，属于超声无损检测技术领域。包括若干通过转轴机构依次连接的探头单体，探头单体包括激励线圈电路板、探头壳体和永磁体，探头壳体内部中空，激励线圈电路板固定在探头壳体与待测工件贴合的检测面上，永磁体设在探头壳体内部；相邻探头单体的激励线圈电路板依次连接后连接至超声检测系统。本发明专利技术能够缩小探头的等效提离距离，增大在管道内激励出的电磁超声信号的幅值，提高检测精度；对管道类构件缺陷检测具有良好的通用性，减少了作业人员的负重；探头单体相互独立，不会因为单个探头单体的损坏造成整个探头的报废。为单个探头单体的损坏造成整个探头的报废。为单个探头单体的损坏造成整个探头的报废。

【技术实现步骤摘要】
一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头


[0001]本专利技术属于超声无损检测
，具体涉及一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头。

技术介绍

[0002]管道类结构在有着极其广泛的应用，从石油、天然气等资源的长距离传输，到城市楼宇内随处可见的通信、电力、暖通的排布。这些管道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，因此进行管道结构的无损检测与评估有着极其重大的经济意义和现实需求。管道结构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。
[0003]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。
[0004]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，利用电磁超声进行管道类结构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，但对于非平面类构件如管道，传统的电磁超声探头的检测效果不太理想。近年来也有部分研究人员采用柔性电磁超声探头进行管道类构件的检测，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。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，能够解决传统探头检测非平面构件效果不理想的缺点，具有良好的通用性。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术公开了一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，包括若干通过转轴机构依次连接的探头单体，探头单体包括激励线圈电路板、探头壳体和永磁体，探头壳体内部中空，激励线圈电路板固定在探头壳体与待测工件贴合的检测面上，永磁体设在探头壳体内部；相邻探头单体的激励线圈电路板依次连接后连接至超声检测系统。
[0008]优选地，激励线圈电路板包括线圈、基板、引出焊点和引出导线；线圈迂回设置在基板上，线圈两端分别通过引出焊点与引出导线连接。
[0009]优选地，探头壳体为铝合金材质，探头壳体与待测工件贴合的检测面上设有凹槽，激励线圈电路板固定在凹槽内。
[0010]优选地，永磁体为钕铁硼材质，永磁体表面为镀锌层。
[0011]优选地，永磁体充磁方向为厚度方向。
[0012]进一步优选地，相邻探头单体的永磁体磁极方向相反。
[0013]优选地，永磁体的剩余磁通密度为1.2～1.5T。
[0014]优选地，相邻探头单体之间夹角的可调范围为145
°
～180
°
。
[0015]优选地，激励线圈电路板产生的表面波频率为0.5～2.5MHz。
[0016]优选地，转轴机构为不锈钢铰链转轴。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术公开的一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，在进行管道类构件的实际检测过程中，可以通过对探头单体进行弯折，使整个探头的所有探头单体都紧紧贴合在管道的表面，这样相当于缩小了探头的等效提离距离，就可以增大在管道内激励出的电磁超声信号的幅值，提高检测精度。针对管道类构件缺陷检测具有良好的通用性，当试件尺寸在一定范围内变化的时候，不需要重新设计新的探头，只需要调整探头单体之间的弯折角度，使单体重新紧密贴合新的待测管道，即可继续进行检测，只需一种探头就可以实现一定范围内不同尺寸试件的检测，减少了作业人员的负重。探头单体是相互独立的，可以根据现场需要自行确定所需的探头单体个数。当某个探头单体损坏的时候，只需更换损坏的探头单体，不会因为单个探头单体的损坏造成整个探头的报废。同时，电磁超声探头不需要液态耦合剂，因此更适合应用于工作在高温环境下的管道的在线检测，同时这种特性也可以在需要进行大范围、多数据采集点的检测环境下大大提高检测效率。
[0019]进一步地，探头壳体采用铝合金材质，保证了探头在高温环境下检测的可靠性，避免探头壳体因高温而融化变形，影响结构的稳定性和检测效果。探头壳体与待测工件贴合的检测面上设有凹槽，激励线圈电路板固定在凹槽内，能够提高结构的可靠性。
[0020]进一步地，永磁体采用钕铁硼材质，可以为激励线圈提供较大的磁场；表面镀锌，不易被氧化。
[0021]进一步地，永磁体充磁方向为厚度方向，保证激励线圈处在永磁体磁场强度最大的区域内，激发出的电磁超声信号幅值最大。
[0022]进一步地，相邻探头单体的永磁体磁极方向相反，整个探头的换能效率更高。
[0023]进一步地，永磁体的剩余磁通密度为1.2～1.5T，根据实际需要选择适合的钕铁硼磁铁型号。
[0024]进一步地，相邻探头单体之间夹角的可调范围为145～180
°
，能够适应市面上大多数曲率的管道，提高了适用性。
[0025]进一步地，激励线圈电路板产生的表面波频率为0.5～2.5MHz，在传统的电磁超声表面波检测过程中，表面波的频率一般选择为500kHz，但是，频率越低意味着激励线圈的线间距越大，电路板的尺寸也就越大，这就相当于增加了探头单体的提离距离。当激励线圈中的电流的频率选择为0.5～2.5MHz的时候，激励出的电磁超声信号的幅值并没有明显的降低，不过却可以将探头单体的尺寸缩小到原来的一半左右。管道的曲率和激励线圈的频率比较匹配的时候，检测效果最佳，探头的激励主频可调节有助于进一步提高检测精度。
[0026]进一步地，转轴机构为不锈钢铰链转轴，转动阻尼比较大，可以保证相邻探头单体能够稳定保持任意角度的夹角；同时，能够抵消探头单体的永磁体之间的磁力吸引，避免在实际检测过程中单体因磁力而吸附在一起，造成探头的损坏，影响检测过程的正常进行。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，其特征在于，包括若干通过转轴机构(3)依次连接的探头单体，探头单体包括激励线圈电路板(1)、探头壳体(2)和永磁体(4)，探头壳体(2)内部中空，激励线圈电路板(1)固定在探头壳体(2)与待测工件贴合的检测面上，永磁体(4)设在探头壳体(2)内部；相邻探头单体的激励线圈电路板(1)依次连接后连接至超声检测系统。2.根据权利要求1所述的针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，其特征在于，激励线圈电路板(1)包括线圈(11)、基板(12)、引出焊点(13)和引出导线(14)；线圈(11)迂回设置在基板(12)上，线圈(11)两端分别通过引出焊点(13)与引出导线(14)连接。3.根据权利要求1所述的针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超声探头，其特征在于，探头壳体(2)为铝合金材质，探头壳体(2)与待测工件贴合的检测面上设有凹槽，激励线圈电路板(1)固定在凹槽内。4.根据权利要求1所述的针对管道类构件缺陷检测的半柔性电磁超...

【专利技术属性】
技术研发人员：周运来，何龙龙，杨飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：