一种用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器的制作方法

本实用新型涉及电磁超声换能器设备领域，具体为一种用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器。

背景技术：

电磁超声无损检测技术起源于20世纪中叶。它通过在电磁超声换能器(EMAT)线圈中通入高频交变电流，然后在金属试件内部产生涡流，涡流在外部磁场的作用下产生力的作用使金属内部的微粒产生振动进而产生超声波，超声波在遇到缺陷时会发生反射或散射，通过接收反射或透射的超声波可以判断缺陷的大小和位置，达到探伤的目的。

目前用于棒材探伤的换能器常见是压电超声换能器，压电换能器使用过程中存在需要耦合剂，目前常用的是纯净水做耦合剂，造成水资源损耗浪费；且现有的产品多采用接触测量对被检测表面要求高，而且换能器易损耗寿命低，它们易受噪音、电磁、被测物表面氧化铁皮等杂物、探头倾角随机偏离等各种因素干扰影响，而且在线圈制作工艺上要求较低，无法保证灵敏度高的情况下还使得外形结构更小巧。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器，它能有效的解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器，包括换能器主壳体(1)、电缆压线板(3)、电缆压线块(4)、电缆组件(5)、金属屏蔽保护板(8)、软磁体(9)；其特征在于：所述换能器主壳体(1)一侧设有电缆组件(5)，所述电缆组件(5)上侧压有电缆压线块(4)，所述电缆压线块(4)通过螺丝固定在换能器主壳体(1)上；所述电缆压线块(4)一侧设有电缆压线板(3)，且电缆压线板(3)通过螺丝固定在换能器主壳体(1)上；所述换能器主壳体(1)表面中央位置设有换能器子单元(6)，所述换能器子单元(6)包括换能器子单元主壳体(7)、金属屏蔽保护板(8)、软磁体(9)、电磁线圈(10)、耐磨陶瓷保护靴(11)、电缆接线(12)、换能器子单元保护板(13)；所述换能器子单元主壳体(7)上侧设有电磁线圈(10)，且通过胶水粘合；所述电磁线圈(10)上侧设有软磁体(9)，且通过胶水粘合；所述软磁体(9)两侧设有耐磨陶瓷保护靴(11)，且通过胶水粘合；所述软磁体(9)上侧设有金属屏蔽保护板(8)，且通过胶水粘合；所述电缆接线(12)通过胶水粘合到换能器子单元主壳体(7)上；所述换能器子单元主壳体(7)两侧分别设有1个换能器子单元保护板(13)，且换能器子单元主壳体(7)通过螺丝固定到换能器主壳体(1)上。

进一步，所述电缆组件(5)由电缆接线(12)组成，且电缆组件(5)尾端设有电缆接口(14)。

进一步，所述换能器子单元(6)的材质为合成塑料，且换能器子单元(6)的数量可以有2～16个，且分别在靠外边2个换能器子单元(6)的一端设有1个钨钢耐磨块(2)，且换能器子单元(6)通过螺丝固定在换能器主壳体(1)上。

进一步，所述换能器子单元(6)两侧分别设有2根电缆接线(12)。

进一步，所述电磁线圈(10)的工作初级电感量在(0.5～5)uH之间，工作初级直流阻抗在(0.2～3)Ω之间，工作次级电感量在(2～30)uH之间，工作次级直流阻抗在(1～10)Ω之间，工作频率在(0.5～1.9)MHZ之间。

进一步，所述电磁线圈(10)包括1号线圈(15)和2号线圈(16)，且1号线圈(15)和2号线圈(16)交叉放置。

进一步，所述1号线圈(15)和2号线圈(16)的线圈数量有2N根，N为大于2的整数，且1号线圈(15)和2号线圈(16)从中心线分是对称的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器采用漆包线绕制方式来制作线圈，在提升了灵敏度的情况下还使得线圈小巧，方便了换能器的小型化；换能器子单元模块壳体采用合成塑料，材质牢固，不易破裂，使用寿命更长，且塑料在使用过程中不会损伤探测物，不会产生噪音干扰；换能器中安装有钨钢耐磨块和陶瓷片，增加换能器耐磨特性，延长使用寿命；换能器采用软磁体接触电磁线圈，既可以提高导磁性，又可以减小电磁线圈的涡流损耗，提高信号灵敏度；采用横波斜入式的方式可以有效的检测到检测物靠近表面的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型的局部剖视图；

图4为本实用新型的局部立体图；

图5为本实用新型的局部放大图；

图6为本实用新型的局部放大图；

附图标记中：1-换能器主壳体；2-钨钢耐磨块；3-电缆压线板；4-电缆压线块；5-电缆组件；6-换能器子单元；7-换能器子单元主壳体；8-金属屏蔽保护板；9-软磁体；10-电磁线圈；11-耐磨陶瓷保护靴；12-电缆接线；13-换能器子单元保护板；14-电缆接口；15-1号线圈；16-2号线圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图2，图3，图4和图5，本实用新型提供一种技术方案：一种用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器，包括换能器主壳体1、电缆压线板3、电缆压线块4、电缆组件5、金属屏蔽保护板8、软磁体9；换能器主壳体1一侧设有电缆组件5，其中，电缆组件5由电缆接线12组成，且优选的电缆组件5尾端设有电缆接口14，电缆组件5上侧压有电缆压线块4，电缆压线块4通过螺丝固定在换能器主壳体1上；电缆压线块4一侧设有电缆压线板3，且优选的电缆压线板3通过螺丝固定在换能器主壳体1上。

另一方面，换能器主壳体1表面中央位置设有换能器子单元6，换能器子单元6包括换能器子单元主壳体7、金属屏蔽保护板8、软磁体9、电磁线圈10、耐磨陶瓷保护靴11、电缆接线12、换能器子单元保护板13，其中，换能器子单元6的材质为合成塑料，且换能器子单元6的数量可以有2～16个，且分别在靠外边2个换能器子单元6的一端设有1个钨钢耐磨块2，且换能器子单元6通过螺丝固定在换能器主壳体1上，另外，换能器子单元6两侧分别设有2根电缆接线12；换能器子单元主壳体7上侧设有电磁线圈10，且通过胶水粘合，其中，电磁线圈10在实际工作时的工作初级电感量在(0.5～5)uH之间，工作初级直流阻抗在(0.2～3)Ω之间，工作次级电感量在(2～30)uH之间，工作次级直流阻抗在(1～10)Ω之间，工作频率在(0.5～1.9)MHZ之间；电磁线圈10包括1号线圈15和2号线圈16，且1号线圈15和2号线圈16交叉放置，1号线圈15和2号线圈16的线圈数量有2N根，N为大于2的整数，且优选的1号线圈15和2号线圈16从中心线分是对称的；电磁线圈10上侧设有软磁体9，且通过胶水粘合；软磁体9两侧设有耐磨陶瓷保护靴11，且通过胶水粘合；软磁体9上侧设有金属屏蔽保护板8，且通过胶水粘合；电缆接线12通过胶水粘合到换能器子单元主壳体7上；换能器子单元主壳体7两侧分别设有1个换能器子单元保护板13，且换能器子单元主壳体7通过螺丝固定到换能器主壳体1上。

请参阅图1和图4，换能器子单元6可以根据实际情况来确定数量，当用到最少的数量2个的时候，则每个电缆组件5可以由4根电缆接线12组成，每个电缆组件5拥有8个通道，当没有多的电缆接线12的时候电缆组件的通道可以空余闲置；而电缆压线板3和电缆压线块4的数量与电缆组件5的数量是一致的；可以简单的来说，1个电缆组件5，1个电缆压线板，1个电缆压线块4组成一个配套整体。

本实用新型在设计时：钨钢耐磨块2的材质为钨钢，踏设置在换能器子单元6的两侧，可以增强整个换能器的耐磨特性；用到电缆压线板3和电缆压线块4一方面很好地保护了电缆组件5，另外可以压制电缆组件5，使其固定牢靠；电磁线圈10在工作时惧怕干扰信号，所以这里用金属屏蔽保护板8来屏蔽干扰信号；软磁体9接触电磁线圈10，既可以提高导磁性，又可以减小线圈的涡流损耗，提高信号灵敏度；电磁线圈10是由1号线圈15和2号线圈16组成，构成激励和接收部分分体式设计，因此灵敏度相对于PCB印制方式可提高一倍以上，其直流阻抗小，损耗低，更易适合激励信号重复频率快的在线检测，而其设计方面，采用漆包线绕制方式，类似蛇形，在保证灵敏度高的情况下，更适合把外形结构做的更小，方便与换能器的小型化，电磁线圈10在工作时可以通过电产生磁场，形成洛仑兹力，再产生超声波检测，反射信号再逆向处理被接收回，形成判定信息；耐磨陶瓷保护靴11的材质为陶瓷，增加了换能器子单元7的耐磨性，当与被测物接触的时候有耐磨陶瓷保护靴11的保护可以减小磨损；在换能器子单元7的左右两侧各安装了一个换能器子单元保护板13，又可以进一步的保护换能器子单元7的安全。

在工作时：将换能器安装至特定的检测设备上，当圆形金属工件运送至检测区后，换能器自动下降至工件表面契合，并开始检测，通过激励装置产生电磁超声来检测检测物靠近表面的内部缺陷。

在实际情况下，电磁线圈的阻抗和电感与频率是负相关的关系，当阻抗和电感取值越大时，频率取值会越低，当阻抗和电感取值越小时，频率取值会越高。而频率的高低主要是影响检测的波长，高频波长短，适合于检测较薄的，材质晶粒较好的工件，低频波长长，适合于检测较厚，材质晶粒粗大的工件。

该用于圆形金属物体探伤的横波斜入式电磁超声换能器采用漆包线绕制方式来制作线圈，在提升了灵敏度的情况下还使得线圈小巧，方便了换能器的小型化；换能器子单元模块壳体采用合成塑料，材质牢固，不易破裂，使用寿命更长，且塑料在使用过程中不会损伤探测物，不会产生噪音干扰；换能器中安装有钨钢耐磨块和陶瓷片，增加换能器耐磨特性，延长使用寿命；换能器采用软磁体接触电磁线圈，既可以提高导磁性，又可以减小电磁线圈的涡流损耗，提高信号灵敏度；采用横波斜入式的方式可以有效的检测到检测物靠近表面的缺陷。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。