专利名称：电磁超声导波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波检测仪器，更具体的涉及电磁超声导波装置。检测效率更高，缺陷定位准确，检测装置更为简单。
背景技术：
国内目前公知的压电式超声波探伤， 往往需要耦合剂才能实现与被测件之间的良好耦合，并且对被测件的表面质量要求较高，因而难以适用于高温、高速和粗糙表面的检测环境，并且对于埋地钢筋和桥梁钢索之类的大型工程检测，常规压电超声检测需要投入大量的人力物力才能满足检测所需要的条件，由于常规压电超声激发的横波或纵波在钢材中的衰减，单次检测有效范围也会受限，并且检测效率也比较低。
发明内容本实用新型的目的是在于提供了一种电磁超声导波装置。该装置能有效地提高检测效率，并且能够在具有高检测精度的前提下，实现对特殊几何形状对象的高速长距离检测。电磁超声导波信号的产生需要具备三个要素被测件中的水平恒定磁场、被测件近表面中的涡流信号、被测件。常规压电超声是由电信号直接作用在探头晶片上，激发出超声波，而电磁超声是由工件内部的水平磁场和电涡流共同作用，产生洛伦兹力，使工件内部发生机械振动产生超声波，这种方式决定了电磁超声的超声波激发效率要低于常规压电超声，因而要在信号接收端加入前置放大电路对采到的微弱电信号做预放大处理。为实现上述目的，采用如下技术方案一种电磁超声导波装置，包括励磁磁化模块，信号预接收处理及功率放大模块，信号处理及调制模块，探头适配器，其特征在于励磁磁化模块中包括第一铝合金结构件，第二铝合金结构件，第一直角导脚，第二直角导脚，第一导磁靴，第二导磁靴，励磁源几个部件组成。励磁源由稀土材料铷铁硼制成的永磁体叠按相同极性叠放在一起组成，使其达到所需的磁化强度。夹持装置由第一铝合金结构件和第二铝合金结构件两个铝合金材料的结构件拼接组成，每个结构件的两侧都分别有3个定位孔。第一直角导脚和第二直角导脚均由两个高磁导率的低碳钢材质组成，用以导通并改变励磁源的磁路方向。第一导磁靴和第二导磁靴也均由低碳钢材料制成，和直角导脚的功能一样，不同的是为了使励磁磁化装置更好地跟被测工件贴合，增大单位面积内的磁通密度。首先将励磁源固定在由第一铝合金结构件和第二铝合金结构件组成的夹持装置中，然后在夹持装置的两端分别装入低碳钢材质的第一直角导脚和第二直角导脚，通过第一铝合金结构件和第二铝合金结构件上的定位孔用螺丝将励磁源、第一直角导脚和第二直角导脚固定起来，最后通过螺丝将第一导磁靴固定在第一直角导脚上、第二导磁靴固定在第二直角导脚上。信号预接收处理及功率放大模块中包括前置放大电路(AD8250)，放大电路(AD8099)，功率放大电路(MP108U)，调制信号输入端口，前置预放大信号输出端口各部分。信号处理及调制模块中包括主信号放大电路(AD604)，采样电路( AD9215)，现场可编程门阵列(EP2C20F256),主控制器(ARM9200)，信号调制电路(AD9833)，调制信号输出端口，前置预放大信号输入端口各部分。信号预接收处理及功率放大模块和信号处理及调制模块分别用螺丝固定在仪器安装盒壳体底部的定位螺柱上，放大电路(AD8099)和主信号放大电路(AD604)通过前置预放大信号输出端口与前置预放大信号输入端口相连；信号调制电路(AD9833)和功率放大电路(MP108U)通过调制信号输出端口与调制信号输入端口相连；功率放大电路(MP108U)的输出信号通过导线直接与仪器发射信号连接端口相连，仪器接收信号连接端口通过导线直接与前置放大电路(AD8250)的输入相连。探头适配器中包括探头发射信号连接端口，探头接收信号连接端口，发射探头连接端口，接收探头连接端口，发射探头，接收探头各部分。适配器用作与探头匹配，相当于仪器与探头之间的桥接装置，发射探头和接收探头分别连接在发射探头连接端口和接收探头连接端口上，发射探头连接端口、接收探头连接端口在电路板上分别与探头发射信号连接端口、探头接收信号连接端口直接相连。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果本实用新型检测效率更高，缺陷定位准确，检测装置更为简单。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图I为一种电磁超声导波装置的仪器结构示意图。图2为一种电磁超声导波装置的信号预接收处理及功率放大模块结构图。图3为一种电磁超声导波装置的信号处理及调制模块结构图。图4为一种电磁超声导波装置采集到的波形图。图5a为一种电磁超声导波装置的励磁磁化模块结构图。 图5b为图5a的AA剖视图。图6为一种电磁超声导波装置的探头适配器结构图。图7为一种电磁超声导波装置的信号连接图。其中1_励磁磁化模块，2-信号预接收处理及功率放大模块，3-信号处理及调制模块，4-探头适配器，Ila-第一铝合金结构件，Ilb-第二铝合金结构件，12a-第一直角导脚，12b-第二直角导脚，13a-第一导磁靴，13b-第二导磁靴，14-励磁源，21-前置放大电路(AD8250 )，22-放大电路(AD8099 )，23-功率放大电路(MP108U)，24-调制信号输入端口，25-前置预放大信号输出端口，31-主信号放大电路(AD604)，32-采样电路(AD9215)，33-现场可编程门阵列(EP2C20F256)，34-主控制器(ARM9200)，35-信号调制电路(AD9833)，36-调制信号输出端口，37-前置预放大信号输入端口，41a-探头发射信号连接端口，41b-探头接收信号连接端口，42a-发射探头连接端口，42b-接收探头连接端口，43a-发射探头，43b-接收探头，51-仪器安装盒，52-仪器安装盒前盖，53a-仪器发射信号连接端口，53b-仪器接收信号连接端口，61-发射探头线，62-接收探头线。
具体实施方式
一种电磁超声导波装置，包括励磁磁化模块I，信号预接收处理及功率放大模块2，信号处理及调制模块3，探头适配器4，其特征在于励磁磁化模块I中 包括第一铝合金结构件11a，第二铝合金结构件11b，第一直角导脚12a，第二直角导脚12b,第一导磁靴13a,第二导磁靴13b,励磁源14几个部件组成。励磁源14由稀土材料铷铁硼制成的永磁体叠按相同极性叠放在一起组成，使其达到所需的磁化强度。夹持装置由第一铝合金结构件I Ia和第二铝合金结构件Ilb两个铝合金材料的结构件拼接组成，每个结构件的两侧都分别有3个定位孔。第一直角导脚12a和第二直角导脚12b均由两个高磁导率的低碳钢材质组成，用以导通并改变励磁源的磁路方向。第一导磁靴13a和第二导磁靴13b也均由低碳钢材料制成，和直角导脚的功能一样，不同的是为了使励磁磁化装置更好地跟被测工件贴合，增大单位面积内的磁通密度。首先将励磁源14固定在由第一铝合金结构件Ila和第二铝合金结构件Ilb组成的夹持装置中，然后在夹持装置的两端分别装入低碳钢材质的第一直角导脚12a和第二直角导脚12b，通过第一铝合金结构件Ila和第二铝合金结构件Ilb上的定位孔用螺丝将励磁源14、第一直角导脚12a和第二直角导脚12b固定起来，最后通过螺丝将第一导磁靴13a固定在第一直角导脚12a上、第二导磁靴13b固定在第二直角导脚12b上。信号预接收处理及功率放大模块2中包括前置放大电路21 (AD8250)，放大电路22 (AD8099)，功率放大电路23(MP108U)，调制信号输入端口 24，前置预放大信号输出端口 25各部分。信号处理及调制模块3中包括主信号放大电路31 (AD604)，采样电路32 (AD9215)，现场可编程门阵列33(EP2C20F256)，主控制器34 (ARM9200)，信号调制电路35 (AD9833)，调制信号输出端口 36，前置预放大信号输入端口 37各部分。信号预接收处理及功率放大模块2和信号处理及调制模块3分别用螺丝固定在仪器安装盒51壳体底部的定位螺柱上，放大电路22 (AD8099)和主信号放大电路31 (AD604)通过前置预放大信号输出端口 25与前置预放大信号输入端口 37相连；信号调制电路35(AD9833)和功率放大电路23 (MP108U)通过调制信号输出端口 36与调制信号输入端口 24相连；功率放大电路23 (MP108U)的输出信号通过导线直接与仪器发射信号连接端口 53a相连，仪器接收信号连接端口 53b通过导线直接与前置放大电路21 (AD8250)的输入相连。探头适配器4中包括探头发射信号连接端口 41a，探头接收信号连接端口 41b，发射探头连接端口42a，接收探头连接端口 42b，发射探头43a，接收探头43b各部分。适配器用作与探头匹配，相当于仪器与探头之间的桥接装置，发射探头43a和接收探头43b分别连接在发射探头连接端口 42a和接收探头连接端口 42b上，发射探头连接端口 42a、接收探头连接端口 42b在电路板上分别 与探头发射信号连接端口 41a、探头接收信号连接端口 41b直接相连。在图I中，仪器发射信号连接端口 53a和仪器接收信号连接端口 53b直接安装在仪器安装盒前盖52上。在图2中，信号预接收处理及功率放大模块2由前置放大电路及功率放大电路组成。前置放大电路(AD8250) 21与放大电路(AD8099) 22通过电路板上线路相连，仪器接收信号连接端口 53b上的信号，直接输入前置放大电路(AD8250) 21，将双端信号转换为单端信号后再输入放大电路(AD8099) 22做进一步信号放大，最后输出到前置预放大信号输出端口 25，完成对接收信号的预处理；调制信号输出端口 36和调制信号输入端口 24直接通过导线相连，经过信号调制电路(AD9833) 35处理后的激励信号通过调制信号输出端口 36直接输入调制信号输入端口 24，调制信号输入端口 24的激励信号直接输入功率放大电路(MP108U) 23，对调制信号进行功率放大，增加其驱动能力，然后输出到仪器发射信号连接端口 53a。在图3中，数字信号处理及调制模块3由主放大电路、信号处理电路和调制电路组成。信号调制电路(AD9833)35直接在电路板上与现场可编程门阵列(EP2C20F256)33直接相连，现场可编程门阵列(EP2C20F256)33直接控制信号调制电路(AD9833)35，得到所需要的激励输出信号；前置预放大信号输出端口 25直接与前置预放大信号输入端口 37通过导线相连，前置预放大信号输入端口 37的信号直接输入主信号放大电路(AD604) 31，主信号放大电路(AD604) 31在电路板上与采样电路(AD9215) 32相连，将模拟信号转换成数字信号；采样电路(AD9215) 32在电路板上与现场可编程门阵列(EP2C20F256) 33相连，现场可编程门阵列在电路板上与主控制器(ARM9200)34相连，现场可编程门阵列(EP2C20F256)33将接收到的数字信号经采样波形处理、存储后由主控制器(ARM9200) 34通过网络传送到上位机，如个人电脑(PC)等，进行波形数据显示及分析。在图5中，励磁磁化装置的南、北极两端通过导磁靴13a、13b直接接触被测件，在被测件中产生自北向南的水平恒定磁场。在图6中，将发射探头43a和接收探头43b通过连接探头适配器4安装在励磁磁化装置的下方，发射探头43a通过发射探头连接端口 42a连接到探头适配器4，接收探头43b通过接收探头连接端口 42b连接到探头适配器4。发射激励信号经仪器发射信号连接端口53a，通过发射探头线61与探头发射信号连接端口 41a相连，再由发射探头连接端口 42a加载到发射探头43a上，直接驱动发射探头43a，以在水平磁场中被测件近表面区域产生涡流信号；探头接收信号连接端口 41b与接收探头连接端口 42b在适配器上直接连通，接收探头43b接收到的电信号通过接收探头连接端口 42b直接传送到探头接收信号连接端口 41b上，再经由接收探头线62输送到仪器接收信号连接端口 53b。
权利要求1 .一种电磁超声导波装置，包括励磁磁化模块(I)，信号预接收处理及功率放大模块(2),信号处理及调制模块(3)，探头适配器(4)，其特征在于 励磁磁化模块(I)包括第一铝合金结构件(11a)，第二铝合金结构件(11b)，第一直角导脚(12a),第二直角导脚(12b),第一导磁靴(13a),第二导磁靴(13b),励磁源(14);励磁源(14)由稀土材料铷铁硼制成的永磁体叠按相同极性叠放在一起组成； 夹持装置由第一铝合金结构件(Ila)和第二铝合金结构件(Ilb)两个铝合金材料的结构件拼接组成，每个结构件的两侧都分别有3个定位孔； 第一直角导脚(12a)和第二直角导脚(12b)均由两个高磁导率的低碳钢材质组成； 第一导磁靴(13a)和第二导磁靴(13b)也均由低碳钢材料制成； 励磁源(14)固定在由第一铝合金结构件(Ila)和第二铝合金结构件(Ilb)组成的夹持装置中，在夹持装置的两端分别装入低碳钢材质的第一直角导脚(12a)和第二直角导脚(12b)，通过第一铝合金结构件(Ila)和第二铝合金结构件(Ilb)上的定位孔用螺丝将励磁源(14)、第一直角导脚(12a)和第二直角导脚(12b)固定起来，通过螺丝将第一导磁靴(13a)固定在第一直角导脚(12a)上、第二导磁靴(13b)固定在第二直角导脚(12b)上；信号预接收处理及功率放大模块(2)包括前置放大电路(21 )，放大电路(22)，功率放大电路(23)，调制信号输入端口(24)，前置预放大信号输出端口(25)； 信号处理及调制模块(3)包括主信号放大电路(31)，采样电路(32)，现场可编程门阵列(33)，主控制器(34)，信号调制电路(35)，调制信号输出端口(36)，前置预放大信号输入端口(37)； 信号预接收处理及功率放大模块(2)和信号处理及调制模块(3)分别用螺丝固定在仪器安装盒(51)壳体底部的定位螺柱上，放大电路(22)和主信号放大电路(31)通过前置预放大信号输出端口(25)与前置预放大信号输入端口(37)相连；信号调制电路(35)和功率放大电路(23)通过调制信号输出端口(36)与调制信号输入端口(24)相连；功率放大电路(23)的输出信号通过导线直接与仪器发射信号连接端口(53a)相连，仪器接收信号连接端口(53b)通过导线直接与前置放大电路(21)的输入相连； 探头适配器(4)包括探头发射信号连接端口(41a)，探头接收信号连接端口(41b)，发射探头连接端口( 42a )，接收探头连接端口( 42b )，发射探头(43a )，接收探头(43b ); 发射探头(43a)和接收探头(43b)分别连接在发射探头连接端口(42a)和接收探头连接端口(42b)上，发射探头连接端口(42a)、接收探头连接端口(42b)在电路板上分别与探头发射信号连接端口(41a)、探头接收信号连接端口(41b)直接相连。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁超声装置，信号处理及调制模块和信号预接收及功率放大模块直接安装固定在该装置仪器安装盒底部壳体上；仪器发射信号连接端口与信号预放大及功率放大电路中的功率放大电路输出相连；仪器接收信号连接端口与信号预放大及功率放大电路中的前置放大电路输入相连；励磁磁化模块通过定位孔用螺丝将各部件固定；仪器发射信号连接端口和仪器接收信号连接端口都直接固定在该装置仪器安装盒前盖上。该装置不需要耦合介质，并且能够在具有高效率的同时提供较长检测距离和检测精度。
文档编号G01N29/34GK202583128SQ201220206140
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者王子成, 樊沣, 高源 申请人:武汉中科创新技术股份有限公司