电磁超声传感器制造技术

本发明专利技术提供一种电磁超声传感器，包括外壳和设置于外壳内的永磁体组件和第一空心线圈，永磁体组件包括第一永磁体和第二永磁体，所述第二永磁体与所述第一永磁体同轴线设置且套设于所述第一永磁体外，所述第一永磁体和所述第二永磁体的磁场方向相反；第一空心线圈设置于第一永磁体下方，且与所述永磁体组件同轴线设置，所述第一空心线圈的外径小于或等于所述第一永磁体的外径；外壳套设于所述永磁体组件和所述第一空心线圈外，所述外壳设置有插接口，所述插接口与所述第一空心线圈电性连接。本发明专利技术提供的电磁超声传感器能够避免线圈形成方向相反的力源导致形成相位差，声波在试件中传播或者反射时，容易导致波形分叉畸变。容易导致波形分叉畸变。容易导致波形分叉畸变。

【技术实现步骤摘要】
电磁超声传感器


[0001]本专利技术涉及工业检测
，尤其涉及一种电磁超声传感器。

技术介绍

[0002]螺栓是连接各种机械件常用的连接件，其使用扭矩法紧固时的轴力(或预紧力)控制精度通常在
±
20％～30％，难以对紧固工艺进行精准控制。此外，由于多个紧固件紧固先后不同、多个螺栓法兰面紧固先后不同等，导致螺栓轴力在螺栓紧固后会发生较大变化。对于在役运行的设备，螺栓紧固轴力也难以进行有效测量。上述因素会导致螺栓紧固存在较大的不确定性、不可测性，危害设备安全运行。
[0003]超声螺栓轴力测量方法是采用超声传感器在螺栓中激发超声波，通过测量超声波在螺栓中传播的时间，间接测量螺栓轴力。
[0004]电磁超声是一种无须超声耦合剂，能够方便进行超声激励、接收的技术，在螺栓轴力测量中具备显著优势。电磁超声螺栓轴力测量的超声方法分为单波法和双波法。
[0005]单波法的基本原理是：利用声波(横波或纵波均可)在螺栓的传播时间(Time of flight，TOF)与螺栓轴力之间的线性关系。通过事先标定TOF与轴力的直线，和TOF的测量去间接表征轴力。由于TOF对轴力不敏感，螺栓的长度公差导致的TOF差异远大于轴力对TOF的影响，为此每根螺栓在轴力测量前，都需要测定其初始状态。
[0006]双波法是同时在螺栓中激发横波和纵波的方法。它综合了横波和纵波的信息，能够解决单波法所面临的问题。双波法利用纵波和横波波速对于轴力的敏感性不同，通过比较和作差，在计算公式中消除了螺栓长度这一变量。通过一次标定，能够对在役状态的螺栓轴力进行测量，而无需测量螺栓初始状态。
[0007]电磁超声技术在铁磁性导体中较容易激发强度较大的横波信号，但是难以激发出纵波。目前采用的圆柱形永磁体+螺旋线圈的电磁超声探头结构产生纵波信号较小，难以实现精确测量轴力的效果。现有技术在永磁体远离线圈一端设置磁路闭合件，为增强磁场，但磁路闭合件效果不佳且会增加传感器的高度，影响使用时的高度限制。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种电磁超声传感器，能同时激发横波和较强的纵波，且使接收回波信号不畸变、不分叉，解决了现有技术中难以激发纵波且回波信号容易发生畸变和分叉的问题。
[0009]为了实现上述专利技术目的之一，本专利技术一实施方式提供一种电磁超声传感器，包括：
[0010]永磁体组件，包括第一永磁体和第二永磁体，所述第二永磁体与所述第一永磁体同轴线设置且套设于所述第一永磁体外，所述第一永磁体和所述第二永磁体的磁场方向相反；
[0011]第一空心线圈，设置于第一永磁体下方，且与所述永磁体组件同轴线设置，所述第一空心线圈的外径小于或等于所述第一永磁体的外径；
[0012]外壳，套设于所述永磁体组件和所述第一空心线圈外，所述外壳设置有插接口，所述插接口与所述第一空心线圈电性连接。
[0013]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一空心线圈的内径与外径之比为0.1～0.8。
[0014]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，对于材质为钢的螺栓，所述第一空心线圈的内径与外径之比为0.2～0.6。
[0015]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，还包括设置于所述永磁体组件下方的第二空心线圈，第二空心线圈的外径大于所述第二永磁体的内径，且所述第二空心线圈的内径小于所述第一永磁体的外径。
[0016]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一永磁体的形状为实心的圆柱体或者沿所述第一永磁体长度方向空心的圆筒体。
[0017]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一永磁体的形状为沿所述第一永磁体长度方向空心的圆筒体时，所述第一空心线圈的内径大于或等于所述第一永磁体的内径。
[0018]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，还包括隔磁件，所述隔磁件设置于所述永磁体组件和所述第一空心线圈之间。
[0019]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述隔磁件为1～6层铜箔或导磁片。
[0020]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，还包括耐磨片，所述耐磨片设置于所述第一空心线圈下方。
[0021]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述插接口设置于所述外壳沿所述永磁体组件长度方向的侧壁。
[0022]本专利技术提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0023]本专利技术提供的电磁超声传感器将永磁体组件与空心线圈相配合，能够激发出较强的纵波；此外，将线圈设置为空心线圈，且其中的第一空心线圈的外径小于或等于第一永磁体的外径，由此，在高度方向上，第一空心线圈在第一永磁体范围内，能够避免线圈在第一永磁体范围内的部分和第一永磁体范围外的部分形成方向相反的力源，导致形成相位差，声波在试件中传播或者反射时，容易导致波形分叉、畸变。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例中的电磁超声传感器的结构示意图。
[0025]图2是图1中电磁超声传感器的俯视图。
[0026]图3是图2中沿A
‑
A线的剖视示意图。
[0027]图4是无闭环磁路的试件表面磁场强度分布。
[0028]图5是有闭环磁路的试件表面磁场强度分布。
[0029]图6是设置有第一空心线圈和第二空心线圈时纵波和横波。
[0030]1、外壳；11、壳体；12、盖体；13、插接口；14、插接头；2、永磁体组件；21、第一永磁体；22、第二永磁体；3、第一空心线圈；4、第二空心线圈；5、隔磁件；6、耐磨片。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]本文使用的例如术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。
[0033]例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
[0034]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁超声传感器，其特征在于，包括：永磁体组件，包括第一永磁体和第二永磁体，所述第二永磁体与所述第一永磁体同轴线设置且套设于所述第一永磁体外，所述第一永磁体和所述第二永磁体的磁场方向相反；第一空心线圈，设置于第一永磁体下方，且与所述永磁体组件同轴线设置，所述第一空心线圈的外径小于或等于所述第一永磁体的外径；外壳，套设于所述永磁体组件和所述第一空心线圈外，所述外壳设置有插接口，所述插接口与所述第一空心线圈电性连接。2.根据权利要求1所述的电磁超声传感器，其特征在于，所述第一空心线圈的内径与外径之比为0.1～0.8。3.根据权利要求2所述的电磁超声传感器，其特征在于，对于材质为钢的螺栓，所述第一空心线圈的内径与外径之比为0.2～0.6。4.根据权利要求1所述的电磁超声传感器，其特征在于，还包括设置于所述永磁体组件下方的第二空心线圈，第二空心线圈的外径大于所述第二永磁体的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永虔，李展鹏，吴勇锋，许霁，汪开灿，
申请(专利权)人：零声科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：