【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁超声无损检测，尤其涉及一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器。
技术介绍
1、超声导波因其可实现长距离、大范围高效检测而被广泛用于金属板材、管道等结构的多类型损伤检测中。由于sh导波的频散特性相比于lamb波的频散特性更为简单，并且具备有不向非粘性流体介质中泄漏能量的特征；因此，sh导波在管道断层扫描以及结构腐蚀检测中得到了越来越多的使用。其中，现有压电换能器与电磁声换能器（英文名称：electromagnetic acoustic transducer，缩写：emat）均可以实现sh导波的激励。但相比之下，电磁声换能器可以实现非接触检测，因而更加适用于对运动物体或者高温试件的检测过程。
2、具体来说，现有sh导波电磁声换能器通常为基于洛伦兹力机制的周期性永磁铁式（英文名称：periodic permanent magnet,缩写：ppm）电磁声换能器，其具体由跑道型线圈以及多个极性呈周期交替分布的永磁铁单元组成。使用时，ppm emat所激励的sh导波波长λ由周期性永磁铁阵列中磁铁单元的宽度进行控制。此外，ppm emat在试件表面所产生的面内剪切力的循环次数取决于周期性永磁铁阵列在空间上的周期数。
3、然而在进一步研究过程后，专利技术人发现，现有周期性永磁铁式电磁声换能器因其永磁铁磁性较强，导致其在对铁磁性材料进行检测时会出现移动困难以及吸附铁屑等一系列问题，不仅会造成电磁声换能器的换能效率下降，还可能会导致探头的损坏。此外，现有周期性永磁铁式电磁声换能器的磁铁单元较多且磁
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，该种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器中包括有磁芯、励磁线圈、内芯及涡流线圈等结构单元。该种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器结构简单、使用方便，通过将现有周期性永磁铁式电磁声换能器中周期性永磁铁阵列其sh导波波长以及对面内剪切力循环次数（或空间周期数）的控制模式转移到线圈阵列上，实现了对电磁声换能器其偏置磁场的简化，以便于电磁铁的应用，从而具有着更为良好的市场应用前景。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，包括有：磁芯、励磁线圈、内芯及涡流线圈；所述励磁线圈沿轴向均匀缠绕在磁芯上，从而在通电后形成沿磁芯轴向向下的静态偏置磁场；所述涡流线圈沿轴向均匀缠绕在内芯上，从而构成一个线圈单元；多个线圈单元呈周期性分布排列，相邻设置的线圈单元构成一个周期性线圈阵列；
4、其中，周期性线圈阵列平放设置于试件的表面位置处，且位于磁芯的正下方。
5、较为优选的，所述磁芯采用软磁性的铁氧体材料制备形成。
6、较为优选的，所述励磁线圈采用线径为0.3mm的漆包铜线。
7、较为优选的，所述内芯采用玻璃纤维增强塑料制备形成。
8、较为优选的，所述涡流线圈采用线径为0.15mm的漆包铜线。
9、较为优选的，所述周期性线圈阵列中线圈单元的数量用于控制sh导波电磁声换能器所能够产生的面内剪切力在空间上的周期数；所述周期性线圈阵列中相邻线圈单元间的中心距用于控制sh导波电磁声换能器所能够激励的sh导波的波长。
10、较为优选的，同一个周期性线圈阵列内的线圈单元相互串联连接，且相邻线圈单元中的涡流线圈电流方向相反。
11、本专利技术提供了一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，该种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器包括有：磁芯、励磁线圈、内芯及涡流线圈；其中，励磁线圈沿轴向均匀缠绕在磁芯上，从而在通电后形成沿磁芯轴向向下的静态偏置磁场；涡流线圈沿轴向均匀缠绕在内芯上，构成一个线圈单元；多个线圈单元呈周期性分布排列，相邻设置的线圈单元构成一个周期性线圈阵列。具有上述结构特征的周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，其相比于现有技术而言，至少具备有如下有益效果：
12、1、通过对周期性线圈阵列中线圈单元数量及宽度的设置，可分别实现对本sh导波电磁声换能器所产生洛伦兹力的空间周期数及sh导波波长的控制，进而使得可以在单一方向偏置磁场的作用下实现对sh导波的激励过程。
13、2、该种sh导波电磁声换能器其周期性线圈阵列由多个线圈单元相互串联连接而成，结构简单，使用方便，对所激励sh导波的模态控制也更为灵活。
14、3、静态偏置磁场由励磁线圈与磁芯所提供，通过开关即可实现对偏置磁场有无的控制，从根本上避免了现有周期性永磁铁式电磁声换能器因其永磁铁磁性较强而导致的一系列使用问题。
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1.一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，包括有：磁芯、励磁线圈、内芯及涡流线圈；所述励磁线圈沿轴向均匀缠绕在磁芯上，从而在通电后形成沿磁芯轴向向下的静态偏置磁场；所述涡流线圈沿轴向均匀缠绕在内芯上，从而构成一个线圈单元；多个线圈单元呈周期性分布排列，相邻设置的线圈单元构成一个周期性线圈阵列；
2.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，所述磁芯采用软磁性的铁氧体材料制备形成。
3.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，所述励磁线圈采用线径为0.3mm的漆包铜线。
4.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，所述内芯采用玻璃纤维增强塑料制备形成。
5.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，所述涡流线圈采用线径为0.15mm的漆包铜线。
6.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，所述周期
7.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式SH导波电磁声换能器，其特征在于，同一个周期性线圈阵列内的线圈单元相互串联连接，且相邻线圈单元中的涡流线圈电流方向相反。
...【技术特征摘要】
1.一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，其特征在于，包括有：磁芯、励磁线圈、内芯及涡流线圈；所述励磁线圈沿轴向均匀缠绕在磁芯上，从而在通电后形成沿磁芯轴向向下的静态偏置磁场；所述涡流线圈沿轴向均匀缠绕在内芯上，从而构成一个线圈单元；多个线圈单元呈周期性分布排列，相邻设置的线圈单元构成一个周期性线圈阵列；
2.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，其特征在于，所述磁芯采用软磁性的铁氧体材料制备形成。
3.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能器，其特征在于，所述励磁线圈采用线径为0.3mm的漆包铜线。
4.根据权利要求1所述的一种周期性线圈阵列的电磁铁式sh导波电磁声换能...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷晓康，张宏远，马高峰，马龙辉，赵明睿，张紫衡，石昆三，孙朝强，李伟，袁新安，李肖，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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