一种用于棒材探伤的多通道表面波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，具体为一种用于棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器。

背景技术：

电磁超声传感器是一种新型的超声发射接收装置。一般来说换能器置于金属表面上方时，一个通以交变电流的线圈，此线圈将产生一个交变磁场，而金属表面相当于一个整体导电回路，因此金属表面将感应出涡电流。其频率同线圈中的电流频率一致，方向与线圈电流相反，此电流在恒定磁场下将在金属表面产生交变的洛伦兹力，力的方向可以通过左手定则来判定。交变的洛伦兹力将在金属表面产生交变的应力，金属介质在交变应力的作用下将产生超声波。此应力超声波以纵波和横波在钢坯内传播。与此相反，由于此效应呈现可逆性，缺陷或底面返回声压使质点的振动在磁场作用下也会使线圈两端的电压发生变化，因此可以通过接收装置进行接收、放大、处理、显示等。

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；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；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；换能器壳体大多采用粘结陶瓷板工艺，耐碰撞性较差；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棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器换能器，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：一种用于棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器，包括换能器主壳体(1)、金属屏蔽保护板(2)、软磁体(3)、非金属线圈保护板(4)、电缆压线板(5)、电缆压线块(6)、电缆组件(7)、电缆接口(8)；所述金属屏蔽保护板(2)与换能器主壳体(1)通过螺丝固定；所述换能器主壳体(1)的一侧设有电缆压线板(5)，且通过螺丝固定；所述电缆压线板(5)的一侧设有电缆压线块(6)，且电缆压线块(6)通过螺丝固定在换能器主壳体(1)上；所述电缆压线板(5)和电缆压线块(6)下方压有电缆组件(7)；其特征在于：所述换能器主壳体(1)的另一侧设有非金属线圈保护板(4)，且通过胶水粘合；所述金属屏蔽保护板(2)下侧设有软磁体(3)，且通过胶水粘合；所述软磁体(3)下侧设有多通道电磁线圈(9)，且通过胶水粘合；所述多通道电磁线圈(9)与非金属线圈保护板(4)通过胶水粘合；所述多通道电磁线圈(9)包括初级1号线圈(10)和次级2号线圈(11)；所述初级1号线圈(10)和次级2号线圈(11)均为矩形曲折结构，且1号线圈(10)与次级2号线圈(11)交叉放置；所述初级1号线圈(10)为0.2mm漆包线绕制，且绕制匝数为6匝；所述次级2号线圈(11)为0.06mm漆包线绕制，且绕制匝数为20匝。

进一步，所述换能器主壳体(1)表面喷涂有非金属耐磨涂层(12)。

进一步，所述初级1号线圈(10)的工作电感量在(2.0～3.5)uH之间，工作直流阻抗在(1.2～2.5)Ω之间，次级2号线圈(11)的工作电感量在(5.0～12.0)uH之间，工作直流阻抗在(3～10)Ω之间，多通道电磁线圈(9)工作频率在(0.5～1.2)MHZ之间。

进一步，所述初级1号线圈(10)和次级2号线圈(11)之间由胶水粘合，且次级2号线圈(11)压在初级1号线圈(10)的上方。

进一步，所述电缆组件(7)尾端设有电缆接口(8)。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该用于棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器的多通道电磁线圈采用漆包线绕制，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，区分不同的初级线圈和次级线圈，采用激励和接收部分分体式设计，使得灵敏度相对于PCB印制方式可提高一倍以上；换能器壳体表面喷涂非金属耐磨涂层，在使用过程中不会损伤钢管和钢棒，不会造成金属和金属摩擦的噪音干扰；换能器采用软磁体接触多通道电磁线圈，既可以提高导磁性，又可以减小多通道电磁线圈的涡流损耗，提高信号灵敏度；初级线圈和次级线圈直流阻抗小，损耗低，更适合激励信号重复频率快的表面波检测。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型的局部放大图；

图4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-金属屏蔽保护板；3-软磁体；4-非金属线圈保护板；5-电缆压线板；6-电缆压线块；7-电缆组件；8-电缆接口；9-多通道电磁线圈；10-初级1号线圈；11-次级2号线圈；12-非金属耐磨涂层。

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和图4本实用新型提供一种技术方案：一种用于棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器，包括换能器主壳体1、金属屏蔽保护板2、软磁体3、非金属线圈保护板4、电缆压线板5、电缆压线块6、电缆组件7、电缆接口8；金属屏蔽保护板2与换能器主壳体1通过螺丝固定，且优选的换能器主壳体1表面喷涂有非金属耐磨涂层12；换能器主壳体1的一侧设有电缆压线板5，且通过螺丝固定；电缆压线板5的一侧设有电缆压线块6，且电缆压线块6通过螺丝固定在换能器主壳体1上；电缆压线板5和电缆压线块6下方压有电缆组件7，且优选的电缆组件7尾端设有电缆接口8；换能器主壳体1的另一侧设有非金属线圈保护板4，且通过胶水粘合；金属屏蔽保护板2下侧设有软磁体3，且通过胶水粘合；软磁体3下侧设有多通道电磁线圈9，且通过胶水粘合；多通道电磁线圈9与非金属线圈保护板4通过胶水粘合；

另一方面，多通道电磁线圈9包括初级1号线圈10和次级2号线圈11；初级1号线圈10和次级2号线圈11均为矩形曲折结构，且优选的1号线圈(10)与次级2号线圈(11)交叉放置；初级1号线圈10为0.2mm漆包线绕制，且绕制匝数为6匝；次级2号线圈11为0.06mm漆包线绕制，且绕制匝数为20匝；其中，初级1号线圈10的工作电感量在(2.0～3.5)uH之间，工作直流阻抗在(1.2～2.5)Ω之间，次级2号线圈11的工作电感量在(5.0～12.0)uH之间，工作直流阻抗在(3～10)Ω之间，整个多通道电磁线圈9工作频率在(0.5～1.2)MHZ之间；初级1号线圈10和次级2号线圈11之间由胶水粘合，且次级2号线圈11压在初级1号线圈10的上方。

本实用新型在设计时：换能器主壳体1的底面呈弧形结构，采用外置式磁铁提供磁场，可方便组装，维护，现场使用不易吸附杂质，可检测棒材的直径范围在20-90mm，换能器主壳体1表面喷涂非金属耐磨涂层12可以保护钢管和钢棒，不会造成金属和金属之间摩擦的噪音干扰；电缆压线板5用来保护电缆组件7不收损伤；电缆压线块6用来压制电缆组件7，使其固定牢靠。

在这里，多通道电磁线圈9由于制作工艺难和尺寸小的原因，需要重点保护，所以安排了非金属线圈保护板4用来保护多通道电磁线圈9不受损伤；而且多通道电磁线圈9在工作时惧怕信号干扰，所以这里用金属屏蔽保护板2来屏蔽干扰信号；让软磁体3接触多通道电磁线圈9，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；另外，多通道电磁线圈9由两个曲折线圈粘合而成，分别为初级1号线圈10和次级2号线圈11，它采用漆包线绕制，且通过初级1号线圈10和次级2号线圈11实现激励和接收部分分体式设计，使得灵敏度相对于PCB印制方式可提高一倍以上，多通道电磁线圈9制在一个传感器内，每个线圈都是一个独立的通道，形成多通道，它可以通过电产生磁场，形成洛仑兹力，再产生超声表面波检测，反射信号再逆向处理被接收回，形成判定信息。

在工作时，将换能器安装至特定的检测设备上，当钢棒等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表面波来检测棒材的内外表面的缺陷。

在实际情况下，多通道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。

该用于棒材探伤的多通道表面波电磁超声换能器的多通道电磁线圈采用漆包线绕制，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，区分不同的初级线圈和次级线圈，采用激励和接收部分分体式设计，使得灵敏度相对于PCB印制方式可提高一倍以上；换能器壳体表面喷涂非金属耐磨涂层，在使用过程中不会损伤钢管和钢棒，不会造成金属和金属摩擦的噪音干扰；换能器采用软磁体接触多通道电磁线圈，既可以提高导磁性，又可以减小多通道电磁线圈的涡流损耗，提高信号灵敏度；初级线圈和次级线圈直流阻抗小，损耗低，更适合激励信号重复频率快的表面波检测。

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。