电磁超声相控阵探头及电磁超声检测方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁超声相控阵探头及电磁超声检测方法，其中，电磁超声相控阵探头包括封装外壳，还包括：设置在封装外壳内的相控阵换能单元和磁性单元，其中，相控阵换能单元包括：多个线性排列的相控阵换能阵元，相控阵换能阵元为沿中心线两侧对称的跑道型导电线圈，磁性单元用于提供偏置磁场，覆盖于相控阵换能单元上方，磁性单元的磁极方向与相控阵换能单元垂直。通过本发明专利技术，可以实现电磁超声相控阵检测。相控阵检测。相控阵检测。

【技术实现步骤摘要】
电磁超声相控阵探头及电磁超声检测方法


[0001]本专利技术涉及超声无损检测领域，具体涉及一种电磁超声相控阵探头及电磁超声检测方法。

技术介绍

[0002]超声相控阵成像检测因其检测结果直观、可靠、检测效率高、易于对被检测对象的缺陷进行定量分析等优点，而广泛应用于工业无损检测。然而，传统的压电超声相控阵，检测时探头和被检测对象之间必须使用耦合剂，且对检测对象表面状况有严格要求，往往需要对被测对象表面进行打磨，以便探头和被检对象接触时获得良好的耦合状态。因而，压电超声相控阵的检测结果非常容易受到被检对象表面状况和耦合状态的影响，并且，打磨被检对象表面一方面会降低检测效率，另一方面有可能会对被检对象造成新的损伤。另外，压电超声相控阵难以实现高温在线检测，因此，传统的压电超声相控阵难以满足高温在线、表面状况粗糙、打磨等工况的检测需求。
[0003]目前，电磁超声检测方法具有无需打磨、无需耦合剂、非接触检测、可适用极端高低温对象等特点，在腐蚀剩余壁厚测量、高温在线检测等方面也得到了广泛应用。但由于其换能效率低、检测信号微弱、缺陷回波灵敏度低等原因，使其难以应用于无损探伤。此外，常规的电磁超声探头，大多只有一个换能线圈，只能进行单点检测，无法进行声束的合成及偏转控制，以实现电磁超声探伤检测。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种电磁超声相控阵探头及电磁超声检测方法，以解决上述提及的至少一个问题。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种电磁超声相控阵探头，所述电磁超声相控阵探头包括封装外壳，所述电磁超声相控阵探头还包括：设置在所述封装外壳内的相控阵换能单元和磁性单元，其中，所述相控阵换能单元包括：多个线性排列的相控阵换能阵元，所述相控阵换能阵元为沿中心线两侧对称的跑道型导电线圈，所述磁性单元，用于提供偏置磁场，覆盖于所述相控阵换能单元上方，所述磁性单元的磁极方向与所述相控阵换能单元垂直。
[0006]其中，所述跑道型导电线圈包括：位于所述中心线两侧的平行直线段导线，以及连接所述平行直线段的连接段导线。
[0007]具体地，所述连接段导线的形状为如下之一：半圆、弧形、直线、波折线、尖角线。
[0008]优选地，各相控阵换能阵元的激励电流方向被设置为相同。
[0009]进一步地，所述磁性单元为单个磁体。
[0010]或者，所述磁性单元包括多个组合磁体单元，所述组合磁体单元包括磁极方向相反的两个磁体，所述两个磁体分别覆盖所述相控阵换能阵元的中心线两侧，
[0011]所述组合磁体单元数量与所述相控阵换能阵元数量相同。
[0012]优选地，相邻相控阵换能阵元的激励电流方向被设置为相反。
[0013]进一步地，所述磁性单元包括多个单个磁体，所述单个磁体覆盖相邻相控阵换能阵元的激励电流方向相同的部分。
[0014]优选地，所述电磁超声相控阵探头还包括：预定厚度的基座，设置于所述相控阵换能单元和磁性单元之间，所述基座包括屏蔽膜，设置于所述基座与所述磁性单元之间。
[0015]所述基座为非金属非磁性材质。
[0016]优选地，所述电磁超声相控阵探头还包括：保护层，设置于所述相控阵换能单元与被检测对象之间，以保护所述相控阵换能单元。
[0017]所述保护层为耐高温保护层。
[0018]优选地，所述电磁超声相控阵探头还包括：连接器，设置于所述封装外壳上，所述连接器的一端与所述相控阵换能单元通过信号引线连接，所述连接器的另一端与检测设备通过外部信号线连接。
[0019]进一步地，当被检测对象表面为曲面时，所述相控阵换能单元的线形排列的多个相控阵换能阵元被设置为与所述被检测对象表面匹配，所述磁性单元为与所述相控阵换能单元形状匹配的软质磁体。
[0020]根据本专利技术的第二方面，提供一种电磁超声检测方法，所述方法应用上述电磁超声相控阵探头对被检测对象进行检测。
[0021]由上述技术方案可知，通过采用多个跑道型导电线圈为相控阵换能阵元组成的相控阵换能器，可以较大地提高换能效率，通过磁性单元提供偏置磁场，可以激发出偏转、聚焦等相控阵声束，相比于现有技术中的电磁超声探头，本专利技术实施例可以实现电磁超声相控阵检测。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是根据本专利技术实施例的电磁超声相控阵探头的结构框图；
[0024]图2是根据本专利技术实施例的相控阵换能阵元21的示意图；
[0025]图3(a)、图3(b)是根据本专利技术实施例的相控阵换能单元2的示意图；
[0026]图4是根据本专利技术实施例的各阵元激励电流方向相同时磁性单元3为单(个)磁体的工作原理示意图；
[0027]图5是根据本专利技术实施例的由单磁体提供偏置磁场的电磁超声相控阵探头的结构示意图；
[0028]图6是根据本专利技术实施例的由周期性磁体提供偏置磁场的电磁超声相控阵探头的工作原理示意图；
[0029]图7为基于图6所示的电磁超声相控阵探头的结构示意图；
[0030]图8是根据本专利技术实施例的由周期性磁体提供偏置磁场的电磁超声相控阵探头的另一工作原理示意图；
[0031]图9是根据本专利技术实施例的采用软质磁体实现电磁超声相控阵探头的示意图；
[0032]图10为根据本专利技术实施例的电磁超声相控阵探头的外观示意图；
[0033]图11是根据本专利技术实施例的由单磁体提供偏置磁场的电磁超声相控阵探头的结构示意图；
[0034]图12是根据本专利技术实施例的由周期性磁体提供偏置磁场的电磁超声相控阵探头的结构示意图；
[0035]图13-图17是根据本专利技术实施例的超声波的示例图。
[0036]附图标号：
[0037]1、封装外壳；
[0038]2、相控阵换能单元；
[0039]21、相控阵换能阵元；
[0040]211、平行直线段导线；
[0041]212、连接段导线；
[0042]3、磁性单元；
[0043]51，112、阵换能阵元；
[0044]52、单磁体；
[0045]53，115、连接器；
[0046]54，111、封装外壳；
[0047]55、保护耐磨层；
[0048]56，113、基座；
[0049]57，116、信号线；
[0050]91、软质磁体；
[0051]92、阵元线圈；
[0052]93、被检测对象；
[0053]114、磁体；
[0054]117、周期性磁体。
具体实施方式
[0055]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁超声相控阵探头，所述电磁超声相控阵探头包括封装外壳，其特征在于，所述电磁超声相控阵探头还包括：设置在所述封装外壳内的相控阵换能单元和磁性单元，其中，所述相控阵换能单元包括：多个线性排列的相控阵换能阵元，所述相控阵换能阵元为沿中心线两侧对称的跑道型导电线圈，所述磁性单元，用于提供偏置磁场，覆盖于所述相控阵换能单元上方，所述磁性单元的磁极方向与所述相控阵换能单元垂直。2.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，所述跑道型导电线圈包括：位于所述中心线两侧的平行直线段导线，以及连接所述平行直线段的连接段导线。3.根据权利要求2所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，所述连接段导线的形状为如下之一：半圆、弧形、直线、波折线、尖角线。4.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，各相控阵换能阵元的激励电流方向被设置为相同。5.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，所述磁性单元为单个磁体。6.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，所述磁性单元包括多个组合磁体单元，所述组合磁体单元包括磁极方向相反的两个磁体，所述两个磁体分别覆盖所述相控阵换能阵元的中心线两侧，所述组合磁体单元数量与所述相控阵换能阵元数量相同。7.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵探头，其特征在于，相邻相控阵换能阵元的激励电流方向被设置为相反。8.根据权利要求7所述的电磁超声相控阵探头，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周进节，张宗健，郑阳，谭继东，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：