00倍和1000倍的三个不同增益的调节。
[0030]在图4中，一级放大电路由场效应晶体管Q1(VN88AFD)、场效应晶体管Q2(VN88AFD)、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻尺10、电位器1?11、电容0?、电容(:1、电容02、电容03、电容04、电容05、电容06、电容07、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、二极管D1(1N3600)、二极管D2(1N3600)和电感LI组成。电阻Rl的一端与接收线圈4相连，另一端与电阻R2相连；电阻R2的另一端与二极管Dl的阴极、二极管D2的阳极、电阻R3的一端、电容CR3的一端、电容Cl的一端相连;二极管Dl的阳极与二极管D2的阴极相连，并接地；电阻R3的另一端与电容CR3的另一端相连，并接地；电容Cl的另一端与电阻R4的一端、电阻R5的一端、场效应晶体管Ql的栅极相连；电阻R5的另一端与场效应晶体管Q2的栅极相连，并接地；电阻R4的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的一端、电容Cll的负极、电容C12的一端、电容C13的一端相连，电容C12的另一端与电容C13的另一端相连，并接地;电阻R6的另一端与电容C2的一端、电容C3的一端相连，并与-5V的电源相连；电容C2的另一端与电容C3的另一端相连，并接地;场效应晶体管Ql的漏极与场效应晶体管Q2的源极相连;场效应晶体管Ql的源极与电阻R7的另一端、电容CS的负极、电容C9的负极、电容C1的正极、电容Cl I的正极相连；电容C8的正极与电容C9的正极相连，并接地；电容ClO负极接地;场效应晶体管Q2的漏极与电阻R9的一端、电容C14的正极、电容C6的正极、电容C7的正极相连；电阻R9的另一端与电容C4的正极、电容C5的正极相连，并与+5V电源相连；电容C4的负极与电容C5的负极相连，并接地；电容C6的负极与电容C7的负极相连，并接地;电容C14的负极与电阻R8的一端相连;电阻R8的另一端与电感LI的一端、电位器RlI的第一个引脚相连；电感LI的另一端接地；电位器RlI的第二个引脚与二级放大电路中的运算放大器Ul的第c个引脚相连；电位器Rll的第三个引脚与电阻RlO的一端相连；电阻RlO的另一端接地。
[0031]在图5中，二级放大电路由运算放大器U1(AD9618JN)、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电感L2、电感L3、单极三位拨动开关Kl组成。运算放大器AD9618JN的引脚a悬空;运算放大器AD9618JN的引脚b与单极三位拨动开关Kl的第d个引脚、电阻R12的一端相连;运算放大器AD9618JN的引脚c与一级放大电路中的电位器Rll的第二个引脚相连;运算放大器AD9618JN的引脚d与引脚h、电容C18的负极、电容C19的负极、电容C20的负极相连，并与-5V电源相连;电容C18的正极与电容C19的正极相连，并接地;电容C20的正极接地;运算放大器AD9618JN的引脚g与电阻1?12的另一端、电容024的负极相连;运算放大器AD9618JN的引脚e与引脚f、电容C21的正极、电容C22正极、电容C23正极、+5V电源相连；电容C21的负极与电容C22负极、电容C23负极相连，并接地；电容C24的正极与电阻R16的一端相连；电阻R16的另一端与电容C25的正极、电容C27的正极相连；电容C25的负极与电容C26的正极相连;电容C26的负极与电容C27的负极、电感L2的一端相连，并输出信号至示波器15;电感L2的另一端与电感L3的一端相连；电感L3的另一端接地;单极三位拨动开关Kl的第a个引脚与电阻R13的一端、电容C15的正极相连;单极三位拨动开关Kl的第b个引脚与电阻R14的一端、电容C16的正极相连;单极三位拨动开关Kl的第c个引脚与电阻R15的一端、电容C17的正极相连；电阻R13的另一端与电阻R14的另一端、电阻R15的另一端、电容Cl 5的负极、电容Cl 6的负极、电容Cl 7的负极相连，并接地。
[0032]本实用新型中所述第一弧形磁靴502采用多层硅钢片叠加而成，其叠加方式可以有多种，但须遵循的原则是:硅钢片与放在其下方的接收线圈4的长线方向垂直。第二弧形磁靴505由导磁性能好的低碳钢材料制成。本实用新型采用以场效应晶体管VN88AH)和运算放大器AD9618JN为核心的放大电路，通过调节拨动开关7的档位，前置放大模块I能将微伏级的超声信号实现10倍、100倍和1000倍三个不同增益的调节，根据电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C15、电容C16、电容C17取值的不同，其增益最大可达1000倍。
[0033]本实用新型的使用过程(参见图6)是:采用内置超声探伤卡的工控机10连接压电探头U，将压电探头11涂抹耦合剂后放置于金属板12上，该压电探头11工作于单独发射模式，作为超声激励源。金属板12中含有裂纹。将本实用新型电磁超声探头13置于金属板12上，位于压电探头11和裂纹之间，电磁超声探头13的电源线接5V电源适配器14，电磁超声探头13的BNC接头6通过BNC线连接于示波器15。本实用新型的电磁超声探头13用于采集金属板中的超声信号，该超声信号包括直接从压电探头11发射出来的超声信号，以及由金属板12中的裂纹反射的超声信号。
[0034]实施例1
[0035]本实施例采用上述连接方式的电磁超声探头，其中永磁体501采用钕铁硼材料制成，第二弧形磁靴505由低碳钢材料制成，外壳3由导磁钢材料制成，一级放大电路和二级放大电路的连接方式参见图4和图5。
[0036]对压电探头11实施170V方波激励，连续7个周期，频率为IMHz，接收线圈4采用折形线圈，拨动开关7移至第一档位，此时前置放大模块I增益为20dB，相对于微伏级的超声信号，通过电路的功能推算该实施例实现了对接收超声信号10倍增益的调节，得到的接收线圈4输出电压如图7(a)所示，从该输出电压的采集信号中已经可以识别和分辨由压电探头11直接发射的超声信号(图7(a)中第一个信号)，以及由裂纹反射回来的超声信号(图7(a)中第二个信号)。本实施例相对与现有技术相比，已经能明显识别和区分由压电探头11直接发射的超声信号和由裂纹反射回来的超声信号。
[0037]实施例2
[0038]本实施例采用实施例1所述电磁超声探头，对压电探头实施170V方波激励，连续7个周期，频率为1MHz，接收线圈4采用折形线圈，拨动开关7移至第二档位，此时前置放大模块增益为40dB，相对于微伏级的超声信号，通过电路的功能推算该实施例实现了对接收超声信号100倍增益的调节，得到的接收线圈4的输出电压如图7(b)所示，从该采集信号中已经可以很明显地识别和分辨由压电探头直接发射的超声信号(图7(b)中第一个信号)，以及由裂纹反射回来的超声信号(图7(b)中第二个信号)，该信号幅值比第一档位的信号幅值增大10倍。
[0039]实施例3
[0040]本实施例采用实施例1所述电磁超声探头，对压电探头11实施170V方波激励，连续7个周期，频率为1MHz，接收线圈采用折形线圈，拨动开关移至第三档位，此时前置放大模块增益为60dB，相对于微伏级的超声信号，通过电路的功能推算该实施例实现了对接收超声信号1000倍增益的调节，接收线圈输出电压如图7(c)所示，从该输出电压采集信号中可以显著识别和分辨由压电探头直接发射的超声信号(图7(c)中第一个信号)，以及由裂纹反射回来的超声信号(图7(c)中第二个信号)，该信号幅值比第一档位的信号幅值增大约100倍。
[0041]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种电磁超声探头，其特征是该电磁超声探头包括前置放大模块、隔离层、外壳、接收线圈和永磁装置;所述外壳顶面上设有拨动开关、电源线接口和BNC接头，外壳的底面内侧设有隔离层，外壳的两个侧面中心均设有开孔，所述前置放大模块位于外壳内部，且通过螺丝固定在外壳顶面内侧，所述接收线圈粘贴在隔离层上;接收线圈通过信号线与前置放大模块的输入端相连，前置放大模块的输出端与固定在外壳上的BNC接头相连，所述拨动开关控制前置放大模块的档位，电源线接口与外接电源相连； 所述永磁装置包括永磁体、第一弧形磁靴、第二弧形磁靴、十字联轴器和机械旋钮，所述永磁体位于两个弧形磁靴中间，永磁体的中部设有十字孔槽，所述第一弧形磁靴和第二弧形磁靴以永磁体为中心对称布置，第一弧形磁靴置于接收线圈的垂直上方，第二弧形磁靴通过螺丝固定在前置放大模块的下面;所述十字联轴器穿过永磁体中部的十字孔槽，十字联轴器的一端置于外壳一侧面的开孔内，十字联轴器的另一端通过外壳另一侧面的开孔穿过外壳，并与机械旋钮相连;机械旋钮位于外壳的外侧，机械旋钮通过十字联轴器带动永磁体在水平和垂直两个方向切换。2.根据权利要求1所述的电磁超声探头，其特征在于所述接收线圈为螺旋形、回折形或跑道形。
【专利摘要】本实用新型涉及一种电磁超声探头，其特征是该电磁超声探头包括前置放大模块、隔离层、外壳、接收线圈和永磁装置；所述外壳顶面上设有拨动开关、电源线接口和BNC接头，外壳的底面内侧设有隔离层，外壳的两个侧面中心均设有开孔，所述前置放大模块位于外壳内部，且通过螺丝固定在外壳顶面内侧，所述接收线圈粘贴在隔离层上；接收线圈通过信号线与前置放大模块的输入端相连，前置放大模块的输出端与固定在外壳上的BNC接头相连，所述拨动开关控制前置放大模块的档位，电源线接口与外接电源相连；所述永磁装置包括永磁体、第一弧形磁靴、第二弧形磁靴、十字联轴器和机械旋钮，所述永磁体位于两个弧形磁靴中间，永磁体的中部设有十字孔槽。
【IPC分类】G01N29/24
【公开号】CN205175971
【申请号】CN201521045993
【发明人】张闯, 刘素贞, 杨蒙, 杨庆新
【申请人】河北工业大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月14日