超高温电磁超声传感器及其获取方法_3

文档序号:9909180阅读:来源:国知局
操作人员可以建立高温条件下隔热结构60的热传导模型,利用所选隔热材料的相 关性能参数,对其热传导过程进行仿真计算,从而验证隔热结构60是否可行。
[0079] (4)验证隔热结构60的隔热性能;
[0080]设计高温实验,实验验证所选隔热材料的隔热性能及隔热结构的可行性。如果隔 热结构60的隔热性能难以满足实际要求,则重新选择隔热材料并设计超高温电磁超声传感 器。
[0081] (5)设计超高温电磁超声传感器的整体结构,从而形成上述的超高温电磁超声传 感器。
[0082] 其中,隔热结构60的热传导模型需要满足下述的导热微分方程:
[0083]
[0084] 其中,t代表温度,τ代表传热时间,P为隔热材料的密度,c为隔热材料的比热容,λ 为隔热材料的导热系数;
[0085] 上述导热微分方程需要满足的初始条件为:
[0086] t(x,y,z,0)=to;
[0087] 上述导热微分方程需要满足的边界条件为:
[0088]
[0089] 其中,δ是热传导模型在X方向上的厚度,tw,tf分别是界面温度和环境温度,X方向 指的是提离高度的方向,界面温度指的是隔热结构60的朝向线圈的一侧的侧面的温度。
[0090] 具体地,上述隔热结构60的热传导模型可简化为一维单层平壁或一维多层平壁, 热量在热传导模型中的传递过程为非稳态热传导。另外,上述的导热微分方程为一维无内 热源的非稳态的导热微分方程。
[0091] 图7a和图7b分别示出了本发明的超高温电磁超声传感器对温度为700°C和750°C 的待检设备进行检测的检测信号图。图7a和图7b中,横坐标为时间,单位为ys;纵坐标为幅 值(即电压的波动值),单位为V。
[0092 ]具体地,待测设备由430不锈钢材料制成,厚度为10mm。如图7a和图7b所示,上述的 超声波电磁超声传感器可以对温度处于700°C和750°C的待检设备进行检测。
[0093]本发明实施例的超声波电磁超声传感器也可以对温度处于300°C的待检设备进行 检测。
[0094]图8a和图8b分别示出了本发明的超高温电磁超声传感器在室温下(25°C)对不同 材质制成的待检设备进行检测的检测信号图。其中,横坐标为时间,单位为ys;纵坐标为幅 值(即电压的波动值),单位为V。
[0095]图8a中,待测设备由TP347H材料制成;图8b中,待检设备由Q235材料制成。
[0096]由图8a和图8b所示,本发明的电磁超声传感器可以对由TP347H、Q235等不同材料 制成的待检设备进行检测。
[0097]采用上述方法获得的超高温电磁超声传感器,能够有效阻止高温快速传导至超高 温电磁超声传感器内部损坏传感器,保护了内部元件免受高温损坏,这样,当应用该超高温 电磁超声传感器检测高温设备时,能够实现对温度较高的待检设备进行检测的功能;另外, 设置隔热结构60能够阻止热量快速传递至超高温电磁超声传感器的远离待检设备的一端, 避免伤害操作人员,从而提高了超高温电磁超声传感器检测时的操作安全性,有效地实现 了超高温电磁超声传感器的高温检测。
[0098] 实施例二
[0099] 本发明的实施例二中,实施例二与实施例一的区别在于,隔热结构60为设置在壳 体10的朝向待测设备的一侧的一层或者多层隔热垫。隔热垫与壳体10固定连接。该隔热垫 由耐高温材料制成。隔热垫的外形与壳体10的内部形状相适配。
[0100] 从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:隔热结构 能够在一定时间内延缓高温设备的热量传导至壳体内部,从而保护位于壳体内部的磁铁及 线圈组件等部件免受高温损坏,这样,当应用该超高温电磁超声传感器检测高温设备时,能 够实现对温度较高的待检设备进行检测的功能;另外,设置隔热结构能够阻止热量快速传 递至超高温电磁超声传感器的远离待检设备的一端,避免伤害操作人员,从而提高了超高 温电磁超声传感器检测时的操作安全性。
[0101]以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技 术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述超高温电磁超声传感器包括: 壳体(10); 传感器组件(200 ),设置在所述壳体(10)的内部; 隔热结构(60),设置在所述壳体(10)的内部并位于所述壳体(10)与所述传感器组件 (200)之间; 其中,所述超高温电磁超声传感器指的是能够检测温度小于等于750°C的待检设备的 电磁超声传感器。2. 根据权利要求1所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述隔热结构(60)包括 隔热套筒(61),所述隔热套筒(61)具有底壁(611)和与所述底壁(611)连接的侧壁(612),所 述底壁(611)与所述侧壁(612)形成用于安装所述传感器组件(200)的安装槽(613)。3. 根据权利要求2所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述传感器组件(200) 包括磁铁及线圈组件(20)和信号接头(30),所述安装槽(613)为阶梯槽,所述安装槽(613) 具有沿槽深方向依次连通且槽面积依次减小的第一槽段(6131)和第二槽段(6132),所述信 号接头(30)通过接头安装座(70)安装在所述第一槽段(6131)内,所述磁铁及线圈组件(20) 安装在所述第二槽段(6132)内。4. 根据权利要求2所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述隔热结构(60)还包 括设置在所述隔热套筒(61)的外侧并与所述隔热套筒(61)连接的环形凸缘(62),所述环形 凸缘(62)位于所述隔热套筒(61)的与所述底壁(611)相对的一端,所述隔热结构(60)通过 所述环形凸缘(62)与所述壳体(10)连接。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述壳体 (10)包括端盖(11)和与所述端盖(11)连接的容纳腔(12),通过所述端盖(11)将所述隔热结 构(60)压紧在所述容纳腔(12)内。6. 根据权利要求1至4中任一项所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述隔热 结构(60)还包括设置在所述壳体(10)的内壁面和所述传感器组件(200)的外周之间的空气 隔层(63)。7. 根据权利要求1至4中任一项所述的超高温电磁超声传感器,其特征在于,所述壳体 (10)包括端盖(11 ),所述超高温电磁超声传感器还包括: 延长杆(80); 握持手柄(40),所述延长杆(80)的第一端与所述端盖(11)连接,所述延长杆(80)的第 二端与所述握持手柄(40)连接。8. -种超高温电磁超声传感器的获取方法,其特征在于,所述获取方法用于获得权利 要求1至7中任一项所述的超高温电磁超声传感器,所述获取方法包括以下步骤: 选取隔热材料; 利用超高温电磁超声传感器允许的提离高度获取隔热结构(60); 根据能量守恒定律和傅里叶定律,建立隔热结构(60)的热传导模型,模拟传热过程以 验证隔热结构(60)的可行性; 验证隔热结构(60)的隔热性能; 其中,所述提离高度指的是所述超高温电磁超声传感器的线圈的朝向待测设备的一侧 与所述待测设备的被检表面之间的距离。9. 根据权利要求8所述的获取方法,其特征在于,在利用超高温电磁超声传感器允许的 提离高度获取隔热结构(60)的步骤中,所述获取方法还包括以下步骤:所述隔热结构的厚 度小于或者等于所述提离高度。10. 根据权利要求8所述的获取方法,其特征在于,所述隔热结构(60)的所述热传导模 型需要满足下述的导热微分方程:其中,t代表温度,τ代表传热时间,P为隔热材料的密度,c为隔热材料的比热容,λ为隔 热材料的导热系数; 所述导热微分方程需要满足的初始条件为: t(x,y,z,0) = t〇; 所述导热微分方程需要满足的边界条件为:其中,S是所述热传导模型在X方向上的厚度,tw,tf分别是界面温度和环境温度,所述X 方向指的是所述提离高度的方向,所述界面温度指的是所述隔热结构(60)的朝向所述电磁 超声传感器的线圈的一侧的侧面的温度。
【专利摘要】本发明提供了一种超高温电磁超声传感器及其获取方法。超高温电磁超声传感器包括:壳体;传感器组件,设置在壳体的内部;隔热结构,设置在壳体的内部并位于壳体与传感器组件之间;其中,超高温电磁超声传感器指的是能够检测温度小于等于750℃的待检设备的电磁超声传感器。由于设有位于传感器组件与壳体之间的隔热结构,当应用该超高温电磁超声传感器检测高温设备时,隔热结构能够在一定时间内延缓高温设备的热量传导至壳体内部,从而保护位于壳体内部的磁铁、线圈等传感器组件免受高温损坏,因此能够实现对温度较高的待检设备进行检测的功能。
【IPC分类】G01N29/24
【公开号】CN105675728
【申请号】CN201610078153
【发明人】郑阳, 郑晖, 张宗健, 谭继东, 李素军
【申请人】中国特种设备检测研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月3日
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