一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法技术

一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，包括：利用阻抗分析仪得到电磁超声传感器在不同频率下的阻抗

【技术实现步骤摘要】
一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法


[0001]本专利技术涉及一种电磁超声传感器驱动优化方法。特别是涉及一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法。

技术介绍

[0002]与传统的压电超声无损检测技术相比，电磁超声检测技术具有非耦合、直接在金属表面激发声波的特性。RLC振荡激励电路与功放激励电路相比，具有驱动电路复杂度低、体积小、能耗低的优点，广泛用作电磁超声传感器的激励。
[0003]现阶段，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN206489125U公开了一种高功率电磁超声激励电路，该方法设计激励电路时，没有将传感本身的阻抗
‑
频率特性考虑在内，以及设计激励电路时没有将传感器使用过程中不同金属表面，不同提离带来的阻抗范围变化考虑在内。同时高功率功放电路结构复杂，额外损耗较大，难以用于便携式检测装置中传感器的驱动。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现传感器在金属表面的良好激发效果的基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，包括如下步骤：
[0006]1)利用阻抗分析仪对电磁超声传感器耦合在不同待测金属表面、不同提离下的阻抗进行测量得到电磁超声传感器在不同频率下的阻抗
‑
频率曲线；
[0007]2)基于所述阻抗
‑
频率曲线，建立电磁超声传感器使用时等效模型，通过电磁超声传感器使用时等效模型及非线性回归拟合法得到电磁超声传感器中等效电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
的参数范围；
[0008]3)基于所述电磁超声传感器使用时等效模型中的电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
参数范围，优化电磁超声传感器RLC激励电路中的激励电阻R0和激励电容C0，实现电磁超声传感器激励时的最大峰值电流I
pp
和振荡角频率ω的调优，实现电磁超声传感器的在待测金属上的良好驱动和激发。
[0009]本专利技术的一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，通过阻抗分析法，实现传感器驱动优化，易于实施，且结果可靠，适用性强。本专利技术具有以下有益效果：
[0010]1.本专利技术通过阻抗分析法，解决了针对不同的电磁超声传感器设计RLC激励电路参数的问题。
[0011]2.本专利技术提出的等效模型结合阻抗
‑
频率曲线非线性回归拟合法，将传感器内部的线圈阻抗、导电结构耦合反射阻抗归一到等效模型中，考虑到了传感器结构，以及金属材质电导率不同、传感器提离距离改变带来的传感器阻抗
‑
频率曲线的变化，与实际检测对象相结合，设计方法更合理、精确。
[0012]3.本专利技术采用的RLC激励电路为常见的激发电路，与功放激励电路相比所用电子元件数量少，且成本较低、易于获得。
[0013]4.本专利技术所提供的检测方法流程简单，方便施行，应用范围较广，有利于推广应用，可以适用于多种类型声波激发的电磁超声传感器。
附图说明
[0014]图1是专利技术一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法的流程图；
[0015]图2是采用本专利技术的方法对待测金属材质试件进行检测的结构示意图；
[0016]图3是本专利技术的电磁超声传感器使用时等效模型示意图；
[0017]图4是本专利技术实施例中阻抗分析仪采集到的不同阻抗
‑
频率曲线图；
[0018]图5是本专利技术的电磁超声传感器使用时等效模型并入RLC激励电路的电路图；
[0019]图6是本专利技术的电磁超声传感器使用时等效模型并入RLC激励电路中的电流示意图；
[0020]图7是本专利技术中的电磁超声传感器的信号图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例和附图对本专利技术的一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法做出详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]如图1所示，本专利技术的一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，包括如下步骤：
[0023]1)利用阻抗分析仪对电磁超声传感器耦合在不同待测金属材质试件表面、不同提离下的阻抗进行测量得到电磁超声传感器在不同频率下的阻抗
‑
频率曲线；包括：将所述电磁超声传感通过信号线与阻抗分析仪相连接，利用阻抗分析仪对电磁超声传感器在不同金属材质、不同提离下的阻抗进行扫频测量，最终得到所述电磁超声传感器在不同金属表面、不同材质下的阻抗
‑
频率曲线。
[0024]如图2所示，将所述电磁超声传感器3通过信号线2与阻抗分析仪1相连接，利用非金属薄片调整电磁超声传感器3底面与待测金属材质试件5的表面的距离，具体距离范围为实际测量使用时的电磁超声传感器3的提离距离，本发实施例中选取的为0～2.5mm区间，通过阻抗分析仪1扫频测量传感器工作频率范围内的如图4所示的阻抗
‑
频率曲线，一般为1～5MHz。
[0025]2)基于所述阻抗
‑
频率曲线，建立电磁超声传感器使用时等效模型，具体地，建立如图3所示的电磁超声传感器使用时等效模型，具体为电容支路与电阻、电感支路相并联的模型，将激励线圈工作时与电磁超声传感器周围的待测金属材质试件耦合产生的互感阻抗等效到电磁超声传感器使用时等效模中。
[0026]通过电磁超声传感器使用时等效模型及非线性回归拟合法得到电磁超声传感器中等效电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
的参数范围；所述的电磁超声传感器使用时等效模型如下：
[0027][0028]式中，Z
eq
为电磁超声传感器使用时的等效阻抗，为电磁超声传感器使用时的交流复阻抗，R
eq
为电磁超声传感器使用时的等效电阻，L
eq
为电磁超声传感器使用时的等效电感，C
eq
为电磁超声传感器使用时的等效电容，ω为阻抗分析仪的测量频率。
[0029]将电磁超声传感器工作驱动时，电磁超声传感器测得的反射阻抗中的电感、电阻、电容等效到电磁超声传感器使用时等效模型中。
[0030]3)基于所述电磁超声传感器使用时等效模型中的电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
参数范围，优化如图5所示的电磁超声传感器RLC激励电路中的激励电阻R0和激励电容C0，实现电磁超声传感器激励时的最大峰值电流I
pp
和振荡角频率ω的调优，实现电磁超声传感器的在待测金属材质试件上的良好驱动和激发。是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)利用阻抗分析仪对电磁超声传感器耦合在不同待测金属表面、不同提离下的阻抗进行测量得到电磁超声传感器在不同频率下的阻抗
‑
频率曲线；2)基于所述阻抗
‑
频率曲线，建立电磁超声传感器使用时等效模型，通过电磁超声传感器使用时等效模型及非线性回归拟合法得到电磁超声传感器中等效电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
的参数范围；3)基于所述电磁超声传感器使用时等效模型中的电阻R
eq
、电容C
eq
、电感L
eq
参数范围，优化电磁超声传感器RLC激励电路中的激励电阻R0和激励电容C0，实现电磁超声传感器激励时的最大峰值电流I
pp
和振荡角频率ω的调优，实现电磁超声传感器的在待测金属上的良好驱动和激发。2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析法的电磁超声传感器驱动优化方法，其特征在于，步骤1)包括：将所述电磁超声传感器通过信号线与阻抗分析仪相连接，利用阻抗分析仪对电磁超声传感器在不同金属材质、不同提离下的阻抗进行扫频测量，最终得到所述电磁超声传感器在不同金属表面、不同材质下的阻抗
‑
频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景明，李涛，王强，吕驰，高丽岩，张雅贤，孙昌达，孙昱，李海涛，王常海，刘春华，宋宇，杨超，杨长喜，武新军，李越明，王俊杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：