一种自感知工作点的电磁超声检测方法及装置的制造方法_2

文档序号:9470191阅读:来源:国知局
图5为具体实施例提供的自感知电磁超声传感器工作点示意图;
[0032]图6为具体实施例提供的自感知电磁超声传感器霍尔元件电压变化示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0034]图1为本发明自感知工作点的电磁超声检测方法流程示意图。如图1所示,本发明方法包括如下步骤:
[0035]S1、将线圈放置于被检构件上方,向线圈输入正弦脉冲电流产生交变磁场,将永久磁铁沿极化方向放置于线圈上方形成静态磁场,在静态磁场和交变磁场环境共同作用下,构件被激励产生超声导波信号;
[0036]S2、由小到大逐步调节永久磁铁与被检构件之间的提离,在不同提离下采集超声导波信号并转换为相应的检测信号,并确定所述检测信号的首个非电磁脉冲信号峰峰值;同时采集不同提离下表征磁场强度的电压;
[0037]S3、确定首个非电磁脉冲信号峰峰值的最大值,将该最大值对应的提离作为基准工作提离,寻找与该基准工作提离邻近的提离作为工作提离,工作提离对应的首个非电磁脉冲信号峰峰值与所述最大值在预定的差值范围内,通常在最大峰峰值的±10%范围内波动;
[0038]S4、在基准工作提离与工作提离中确定最小提离和最大提离所对应的电压,并分别作为最佳工作电压区间的下限值和上限值,由此生成最佳工作电压区间,根据上述最佳工作电压区间调节电磁超声检测工作点。
[0039]其中,上述步骤S2中,在不同提离下通过霍尔元件采集表征磁场强度的电压,霍尔元件置于永久磁铁中部,根据检测需要,霍尔元件可沿被检构件法向移动距离为S,S| <L/2,L为永久磁铁沿构件法向的长度。通常情况下,霍尔元件位于距永久磁铁表面距离为处,优选为3mm。
[0040]相应地,本发明还提供了用于实现上述检测方法的装置。装置包括:自感知电磁超声传感器、电磁超声检测仪和磁场测量单元;
[0041]自感知电磁超声传感器包括激励线圈、永久磁铁、接收线圈、电压采集模块和提离调节机构;所述激励线圈,放置在被检构件上方,用于在输入的正弦脉冲电流作用下产生交变磁场;永久磁铁,沿极化方向放置于激励线圈上方,用于产生静态磁场,与所述交变磁场共同作用激励构件产生超声导波信号;接收线圈,放置在被检构件上方,用于在所述超声导波的作用下感应电压变化生成电信号;电压采集模块,用于在不同提离下采集表征磁场强度的电压;提离调节机构,用于调节永久磁铁与被检构件之间的提离;
[0042]电磁超声检测仪,用于向所述激励线圈输入正弦脉冲电流;同时对接收线圈生成的电信号滤波、放大,并进行A/D转换生成检测信号;
[0043]磁场测量单元,用于确定检测信号的首个非电磁脉冲信号峰峰值的最大值,将该最大值对应的提离作为基准工作提离,寻找与该基准工作提离邻近的提离作为工作提离,工作提离对应的首个非电磁脉冲信号峰峰值与所述最大值在预定的差值范围内;在基准工作提离与工作提离中确定最小提离和最大提离所对应的电压,并分别作为最佳工作电压区间的下限值和上限值,由此生成最佳工作电压区间,根据最佳工作电压区间调节自感知电磁超声传感器检测工作点。
[0044]其中,激励线圈、永久磁铁、接收线圈、电压采集模块和提离调节机构构成了本发明自感知电磁超声传感器。电压采集模块优选为霍尔元件。
[0045]图2为本发明一个优选实施例提供的自感知电磁超声传感器结构图。如图2所示,自感知电磁超声传感器包括:
[0046]中空外壳4,以及与所述中空外壳4中心同轴安装的中空内壳5 ;
[0047]永久磁铁9,其同轴布置在中空内壳5中,通过固定在内壳5上的磁铁定位板7实现轴向固定;
[0048]布置在外壳4与内壳5之间的轴向滑槽8,用于确保内壳5可自由轴向滑动;
[0049]调节螺栓15,其贯穿安装在外壳4的面板2和端部盖板3并连接外壳4和内壳5,其螺栓头嵌入螺栓固定板6中,通过螺母调节外壳4和内壳5的相对位置,进而实现调节被检构件与永久磁铁之间的提离。
[0050]其中,激励线圈10和接收线圈11,其依次绕制在线圈壳12上并分别与安装在面板2上的激励接头16和接收接头17连接;霍尔元件13嵌入放置在永久磁铁9外侧的调节杆14的卡槽中,同时与安装在面板2上的霍尔元件接头I连接。
[0051]所述传感器外壳4和内壳5均由不导磁材料制作。永久磁铁9极化方向沿传感器轴线方向。通过调节螺栓15的螺母调节外壳4和内壳5的相对位置,进而改变环形磁铁9与被检构件的提离。所述轴向滑槽8安装在外壳4与内壳5之间,确保内壳5可自由轴向滑动。激励线圈10靠近环形磁铁9绕制。霍尔元件13用于测量磁场轴向分量,并根据检测需要,可将其放置在调节杆14的不同卡槽中,所述磁铁提离引起霍尔元件13电压变化,进而实现电磁超声工作点的优化。
[0052]本发明一个优选实施例中,将上述自感知电磁超声传感器与电磁超声检测仪、磁场测量单元相连接,以实现自感知电磁超声检测过程。图3为该优选实施例提供的自感知电磁超声检测装置结构图。
[0053]其中电磁超声检测仪包括计算机18、信号发生器19、功率放大器20、信号预处理器21、A/D转换器22 ;其中
[0054]计算机18,一端连接霍尔元件13接口,另一端分别连接信号发生器19和A/D转换器22,用于控制信号发生器19产生正弦脉冲电流信号;
[0055]信号发生器19,用于产生正弦脉冲电流信号并发送至功率放大器20 ;
[0056]功率放大器20,通过激励接头16连接激励线圈10,用于将放大后的正弦脉冲电流信号输入激励线圈10 ;
[0057]信号预处理器21,通过接收接头17连接接收线圈11,用于接收接收线圈11产生的电信号进行滤波放大,并发送至A/D转换器22 ;
[0058]A/D转换器22,用于接收所述电信号并转换为数字信号,发送至计算机18获得最终的检测信号。
[0059]图3所示装置工作时,首先由计算机18控制信号发生器19产生正弦脉冲电流信号,该信号经过功率放大器20放大后,输入激励线圈10 ;传感器中环形磁铁9产生静态磁场,激励线圈10产生交变磁场。在静态磁场和交变磁场作用下,基于磁致伸缩效应,在被检构件中激励产生超声导波。超声导波经过接收线圈11时,基于磁致伸缩逆效应,引起接收线圈11感应电压变化,产生电信号;电信号由信号预处理器21滤波放大后,经过A/D转换器22输入计算机18,获取检测信号。同时,计算机18的USB接口通过霍尔元件接头I给霍尔元件13工作供电,放置在环形磁铁9外侧的霍尔元件13将测量点的静态磁场轴向分量转换为电压,在电压显示器23中显示测量点的电压,以表征被检构件内部的
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