【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器测量，具体涉及一种电磁超声单向换能器、导波检测系统及缺陷检测方法。
技术介绍
1、超声导波作为一种新兴的无损检测技术，以其单点激励检测距离长、检测效率高等优点，在服役板材的检测中得到了广泛应用。其中，sh波在传播过程中能量泄漏少，传播距离远，且低模态sh导波无频散和模式转换现象，非常适合板材焊接缺陷以及裂纹、腐蚀类缺陷的检测。
2、电磁超声导波技术、磁致伸缩超声导波技术和压电超声导波技术均可在板材中激励出sh导波。与压电和磁致伸缩sh导波传感器相比，电磁超声传感器不需要额外的耦合方式使传感器与测试部件紧密配合，因此降低了对板材构件表面光洁度的要求，即装即检即拆的便捷式检测手段以及非接触性使其在大批量板材构件及移动式检测中发挥着巨大的潜能。
3、定向sh导波可由周期性永磁体电磁超声换能器产生，具有信噪比高、能量集中性好的特点。传统的周期性永磁体电磁超声换能器会同时产生向前和向后的sh波，导致向后传播波经过反射后与需要检测的缺陷回波混合，造成缺陷的漏检、误检。
4、曾有学者通过两个独立周期性力源的干涉机制在单个方向上产生sh波，并通过计算单向侧移双ppm emat的辐射方向图验证了模型的可行性，但从结果来看，后旁瓣声束仍然明显存在，单向性不够优越；后有学者提出了使用传统的周期性永磁体配合双线性线圈阵列来进行单向sh波的激励，每个永磁体所对区域的涡流由缠绕在永磁体上的部分线圈提供，由于波源在长度方向上的完全对齐，使得声场中没有明显的后向旁瓣，显著降低了电磁超声换能器对缺陷的误检概
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术设计了一种电磁超声单向换能器，包括：窄板；周期性永磁铁电磁超声换能器，数量为两个，分别设置在窄板的上下两侧，且两个周期性永磁铁电磁超声换能器在窄板的长边方向上错位设置；夹持式电磁超声单向换能器外壳，用于固定周期性永磁铁电磁超声换能器。
2、优选的，两个周期性永磁铁电磁超声换能器在窄板的长边方向上错位四分之一sh0波长，输入到两个周期性永磁铁电磁超声换能器中的激励信号频率相同，输入到两个周期性永磁铁电磁超声换能器中的激励信号相位上相差四分之一周期。
3、优选的，周期性永磁铁电磁超声换能器包括：内嵌式电磁超声换能器外壳以及依次设置在内嵌式电磁超声换能器外壳内的周期性永磁铁阵列、缓冲层、pcb柔性跑道线圈和耐磨层。
4、优选的，周期性永磁铁阵列包括多个永磁铁，多个永磁铁在窄板的长边方向上的间距为二分之一sh0波长，窄板的宽边方向上的间距为零。
5、优选的，内嵌式电磁超声换能器外壳的顶部设置有通孔，通孔用于固定周期性永磁铁阵列。
6、优选的，缓冲层的材料采用海绵，pcb柔性跑道线圈采用双层柔性pcb线圈，耐磨层的材料采用尼龙。
7、基于同一设计思想，本专利技术提供了一种采用电磁超声单向换能器的导波检测系统，其特征在于，包括依次连接的功率放大模块、激励信号源模块、人机界面及控制模块、数字信号处理模块、ad采集模块、信号滤波模块和信号放大模块，其中，功率放大模块和信号放大模块均与电磁超声单向换能器中的周期性永磁铁电磁超声换能器相连接。
8、基于同一设计思想，本专利技术提供了一种采用导波检测系统的缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、激励信号源模块产生第一正弦波信号和第二正弦波信号，将第一正弦波信号延迟四分之一周期，经功率放大模块放大后输入到电磁超声单向换能器中的其中一个周期性永磁铁电磁超声换能器内，将第二正弦波信号经功率放大模块放大后输入到电磁超声单向换能器中的另一个周期性永磁铁电磁超声换能器内，产生前向传播的sh0模态导波；s2、sh0模态导波向右传播，检测到缺陷后反射产生回波信号，回波信号被电磁超声单向换能器中的周期性永磁铁电磁超声换能器接收后，依次通过信号放大模块、信号滤波模块、ad采集模块以及数字信号处理模块处理后存储到人机界面及控制模块中被显示；s3、将第二正弦波信号提前四分之三周期后，将电磁超声单向换能器中的两个周期性永磁铁电磁超声换能器接收信号进行相加得到最终回波信号图；s4、基于最终回波信号图计算缺陷位置。
9、与最接近现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
10、1、本专利技术在窄板两侧长度方向轴向上安装两个同样规格的周期性永磁铁电磁超声换能器，其中两个周期性永磁铁电磁超声换能器在窄板的长边方向上错位四分之一sh0波长外接双通道激励信号，产生前向sh导波而抑制后向sh导波的形成。
11、2、本专利技术两个周期性永磁铁电磁超声换能器通过夹持式电磁超声单向换能器外壳夹持在窄板上，依靠周期性永磁铁电磁超声换能器的磁吸，实现电磁超声单向换能器的快速安装与拆卸，通过模具的适应性设计，可以实现截面尺寸较大范围内变化的窄板结构的单向sh波检测。
12、3、本专利技术的换能器结构简洁，夹持式换能器的设计不仅能解决传统sh波双向传播所引起的缺陷误检，同时能提升换能器激励信号的幅值，增强对缺陷的检测能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电磁超声单向换能器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）在所述窄板（1）的长边方向上错位四分之一SH0波长，输入到两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）中的激励信号频率相同，输入到两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）中的激励信号相位上相差四分之一周期。
3.如权利要求1所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）包括：内嵌式电磁超声换能器外壳（31）以及依次设置在所述内嵌式电磁超声换能器外壳（31）内的周期性永磁铁阵列（32）、缓冲层（33）、PCB柔性跑道线圈（34）和耐磨层（35）。
4.如权利要求3所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，周期性永磁铁阵列（32）包括多个永磁铁，多个所述永磁铁在所述窄板（1）的长边方向上的间距为二分之一SH0波长，所述窄板（1）的宽边方向上的间距为零。
5.如权利要求3所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，所述内嵌式电磁超声换能器外壳（31）的顶部设置有通孔，所述通孔用于固定所
6.如权利要求3所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，所述缓冲层（33）的材料采用海绵，所述PCB柔性跑道线圈（34）采用双层柔性PCB线圈，所述耐磨层（35）的材料采用尼龙。
7.一种导波检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的电磁超声单向换能器以及依次连接的功率放大模块（4）、激励信号源模块（5）、人机界面及控制模块（6）、数字信号处理模块（7）、AD采集模块（8）、信号滤波模块（9）和信号放大模块（10），其中，功率放大模块（4）和所述信号放大模块（10）均与电磁超声单向换能器中的周期性永磁铁电磁超声换能器（3）相连接。
8.一种缺陷检测方法，其特征在于，利用如权利要求7所述的导波检测系统，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电磁超声单向换能器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）在所述窄板（1）的长边方向上错位四分之一sh0波长，输入到两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）中的激励信号频率相同，输入到两个所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）中的激励信号相位上相差四分之一周期。
3.如权利要求1所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，所述周期性永磁铁电磁超声换能器（3）包括：内嵌式电磁超声换能器外壳（31）以及依次设置在所述内嵌式电磁超声换能器外壳（31）内的周期性永磁铁阵列（32）、缓冲层（33）、pcb柔性跑道线圈（34）和耐磨层（35）。
4.如权利要求3所述的电磁超声单向换能器，其特征在于，周期性永磁铁阵列（32）包括多个永磁铁，多个所述永磁铁在所述窄板（1）的长边方向上的间距为二分之一sh0波长，所述窄板（1）的宽边方向上的间距为...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢利明，张艳飞，陈浩，孙云飞，王海学，郭洋，张志浩，房文轩，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。