一种电磁超声传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电磁超声传感器，包括电磁铁（101）、发射和接收线圈（100）、被测金属（102），电磁铁（101）粘贴在发射和接收线圈（100）上，发射和接收线圈（100）放置在被测金属（102）上，电磁超声传感器的激励电源（103）包括依次相连的信号发生电路（200）、脉冲串控制电路（201）、功率放大电路（202）、阻抗匹配电路（203），阻抗匹配电路（203）的输出与发射线圈相连。实施本实用新型专利技术的有益效果是：能够根据待检金属的不同情况，实现激励电源产生的激励信号的脉冲串个数、频率、相位均可调，且通过阻抗匹配电路使发射功率最大化，使得电磁超声传感器的电磁超声转换效率实现最大化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电磁超声无损探伤
，更具体地说，涉及一种电磁超声传感器。
技术介绍
电磁超声传感器(EMAT)是一种新型的超声发射接收装置。电磁超声产生和接收的过程具有换能器和媒质表面非接触、无需加入声耦合剂、重复性好、检测速度高等优点。通过改变外加偏转磁场的大小和方向、高频电流的大小和频率、线圈的形状和尺寸可以控制EMAT产生沿被测物传播的超声波。利用电磁超声传感器可实现表面裂纹和腐蚀检测，并且可以实现地下埋管及接地网材料等不开挖状态下的长距离检测。但由于电磁超声的转换效率非常低，对大功率的脉冲功率放大器以及高频高灵敏度的超声接收器等要求很高，而实现这些要求又存在着一些很难克服的问题。高频大功率脉冲放大器要实现电压超过lkV，电流超过50A，频率达到IMHz以上的要求就十分困难。而对于接收器，在频率达到IMHz以上，放大倍数达到60dB以上，又要保证一定的精度就有一定难度。因此设计电磁超声的转换效率高的电磁超声传感器是非常必要的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述电磁超声的转换效率低的缺陷，提供一种电磁超声传感器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种电磁超声传感器，包括电磁铁、发射和接收线圈、被测金属，电磁铁粘贴在发射和接收线圈上，发射和接收线圈放置在被测金属上，电磁超声传感器的激励电源包括依次相连的信号发生电路、脉冲串控制电路、功率放大电路、阻抗匹配电路，阻抗匹配电路的输出与发射线圈相连。所述信号发生电路由DDS芯片构成，DDS芯片由单片机进行控制。单片机控制可编程逻辑器件对DDS芯片输出的脉冲串个数、相位和频率进行设定。实施本技术的一种电磁超声传感器，具有以下有益效果:能够根据待检金属的不同情况，实现激励电源产生的激励信号的脉冲串个数、频率、相位均可调，且通过阻抗匹配电路使发射功率最大化，使得电磁超声传感器的电磁超声转换效率实现最大化。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中:图1是本技术一实施例的一种电磁超声传感器结构图；图2是本技术一实施例的激励电源结构图；图3是本技术一实施例的功率放大电路和阻抗匹配电路图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。如图1所示，本技术一实施例的电磁超声传感器，包括发射接收线圈100、电磁铁101、被检金属102，发射接收线圈100放置于被检金属102上，电磁铁101粘在发射接收线圈100上。电磁铁101采用稀土材料钕铁硼制成，同时为了增强磁场的强度及均匀性，选用二磁路提供偏置磁场。发射接收线圈100制作技术采用排线技术。如图2所示，本技术一实施例的电磁超声传感器的激励电源103包括:依次相连的信号发生电路200、脉冲串控制电路201、功率放大电路202、阻抗匹配电路203，阻抗匹配电路203的输出与发射线圈相连。所述信号发生电路200包括DDS芯片AD9850，其产生的脉冲信号频率和脉冲个数由单片机对DDS芯片AD9850进行控制。单片机控制可编程逻辑控件MAX7064完成脉冲串个数、频率、相位的设定。实现根据待检金属的裂纹和/或腐蚀情况确定最佳频率和脉冲个数，提高电磁超声的转换效率。单片机与上位机进行串行通信，实现对可编程逻辑控件的输出和AD9850芯片的控制。例如，在钢筋的电磁超声探伤中，若选择直径为20mm，伤深度为壁厚的3mm，长度20mm，则脉冲串个数为5，频率为120KHz时能够达到最大的转换效率，接收线圈接收到的信号强度最强。脉冲串控制电路201由信号发生器电路和驱动电路组成，对信号发生电路产生的脉冲信号功率进行放大。功率放大电路202采用大功率管(MOSFET)组成半桥功率放大电路。阻抗匹配电路203采用利用传输线变压器实现的宽带匹配，传输线变压器由双绞线和磁环组成。如图3所示，本技术一实施例的功率放大电路202和阻抗匹配电路203的电路图，其中阻抗匹配电路203由传输线变压器Tl和电容C3组成。功率放大电路202由桥平衡电阻Rl、R2，桥臂电容Cl、C2，桥开关吸收电路元件D1、D2，大功率管(MOSFET) Ql、Q2组成。功率放大电路202的工作原理为:两个反相的方波激励信号分别接到两个开关管的基极，当HO为高电平，LO为低电平时，Ql导通，Q2关闭，电流通过Ql至变压器初级向电容C2充电，同时Cl上的电荷向Ql和变压器初级放电，从而在输出变压器次级感应一个正半周期脉冲电压；当HO为低电平，LO为高电平时，Q2被触发导通，Ql关闭，电流通过电容Cl和变压器初级充电，而C2的电荷也经由变压器初级放电，在变压器次级感应一个负半周期脉冲电压，从而形成一个工作频率周期的功率放大波形。半桥逆变输出经传输线变压器祸合后连接到发射线圈上。本技术的一种电磁超声传感器，通过单片机对信号发生电路的脉冲串个数、相位和频率进行可调控制实现对于不同的被测金属采用不同的激励参数，且对脉冲信号进行阻抗匹配，提高电磁超声传感器的转换效率。上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁超声传感器，包括电磁铁（101）、发射和接收线圈（100）、被测金属（102），电磁铁（101）粘贴在发射和接收线圈（100）上，发射和接收线圈（100）放置在被测金属（102）上，其特征在于，所述电磁超声传感器的激励电源（103）包括依次相连的信号发生电路（200）、脉冲串控制电路（201）、功率放大电路（202）、阻抗匹配电路（203），阻抗匹配电路（203）的输出与发射线圈相连。

【技术特征摘要】
1.一种电磁超声传感器,包括电磁铁(101)、发射和接收线圈(100)、被测金属(102),电磁铁(101)粘贴在发射和接收线圈(100)上，发射和接收线圈(100)放置在被测金属(102)上，其特征在于，所述电磁超声传感器的激励电源(103)包括依次相连的信号发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈太寿，刘雪锋，王冰，王建华，杨隽，邢佳立，雷保福，李平，温扬能，
申请(专利权)人：云南电网公司玉溪供电局，深圳市江天科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：