专利名称：电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无损探伤技术领域，具体而言，涉及一种电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统。
背景技术：
在无损探伤领域，常用压电超声和电磁超声来探测金属材料如钢板的分层、缩松、孔洞、夹杂、气泡、内裂等缺陷来满足日益增长对船板钢、高压容器钢等高品质钢的市场需求。压电式超声波探伤装置在使用过程中存在可探伤钢板温度范围窄、需消耗大量耦合纯净水或其它耦合剂、易受干扰而出现误判等问题而逐渐被电磁超声探伤装置取代。电磁超声探伤装置不使用耦合剂，不需要与被探测物体接触，可以对运动着的物体，表面粗糙、有锈垢和油漆层的物体直接进行检测而不受干扰，探测精度高。 RU2298180公开了使用多个电磁超声换能器来在线探测钢板的缺陷，每个电磁超声换能器都有一个独立且垂直移动的气缸来驱动电磁超声换能器垂直升降，采用这种结构可以选择性地使电磁超声换能器投入运行或不投入运行以满足不同被探钢板的尺寸或是不同的探测面域。W02007/013836A1公开了压缩空气穿过电磁超声换能器使其与被探钢板之间形成一层空气垫，当钢板往上跳动时，电磁超声换能器与钢板之间的距离缩短，气垫层减小，压力增大进而驱动电磁超声换能器自动跟随钢板上升。这种结构在使用过程中，在电磁超声换能器从等待位到达工作位的瞬间，电磁超声换能器与钢板发生碰撞容易造成探测表面的磨损，并且，用于形成空气垫的压缩空气会因为压缩空气管路的部分堵塞或其它原因使压缩空气的流量减少，压力不够，电磁超声换能器不平衡使其与钢板接触并磨损该探测底面。而且上述系统需要庞大的供气系统，其结构非常复杂。
发明内容
本发明旨在提供一种电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统，以解决现有技术中探测底面易与被探测物碰撞而磨损的技术问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电磁超声换能器，具有探测底面，电磁超声换能器的侧壁上连接有限位件，限位件朝向探测底面延伸地设置，限位件的底面低于探测底面，限位件的底面与探测底面的距离d的范围为Omm < d < Imm,限位件的底面在电磁超声换能器的工作状态下与被探测物的表面接触。进一步地，限位件在电磁超声换能器的相应侧壁上各设置有多个。进一步地，限位件包括跟踪轮，跟踪轮的底面为限位件的底面，跟踪轮的旋转轴线平行于探测底面。进一步地，限位件的底面与探测底面的距离d的范围为O. 2mm彡d彡O. 6mm。根据本发明的另一方面，提供了一种在线探伤系统，包括电磁超声换能器、控制电磁超声换能器升降的升降系统、控制电磁超声换能器进行探伤操作的信号发生及处理系统，电磁超声换能器为根据前面所述的电磁超声换能器。
进一步地，还包括缓冲装置，缓冲装置包括缓冲臂、滚动轮、第一弹性缓冲件和用于连接缓冲臂的缓冲臂连接组件，缓冲臂的一端铰接在电磁超声换能器的侧壁上，滚动轮可滚动地设置在缓冲臂的另一端，滚动轮的底面低于缓冲臂的底面，滚动轮的旋转中心轴平行于电磁超声换能器的与缓冲臂铰接的侧壁，第一弹性缓冲件连接在缓冲臂和缓冲臂连接组件之间，其中，滚动轮的底面具有在电磁超声换能器的非工作状态下位置低于限位件底面的状态，以及在电磁超声换能器工作状态下位置等于限位件底面的状态。进一步地，升降系统包括机架、铰接在机架上的升降系统连接组件、一端连接升降系统连接组件另一端固定在机架上的驱动装置以及连接电磁超声换能器和升降系统连接组件的链条，其中，驱动装置驱动电磁超声换能器的升降。进一步地，电磁超声换能器的侧壁的远离探测底面的一端与缓冲臂连接组件的靠近电磁超声换能器的一侧侧面之间连接有水平设置的第二弹性缓冲件。进一步地，第一弹性缓冲件和/或第二弹性缓冲件为弹簧。
进一步地，机架与电磁超声换能器之间设置有与驱动装置的驱动方向平行的平衡弹性件。本发明的电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统，通过在电磁超声换能器的侧壁上连接朝向探测底面延伸的限位件，并使得限位件的底面低于探测底面，采用这种结构当电磁超声换能器下降至被探测物表面时，限位件的底面与被探测物表面接触并支撑在被探测物上，限制了电磁超声换能器的探测底面与被探测物之间的距离，确保了电磁超声换能器的探测信噪比，提高了探伤精度，同时防止了电磁超声换能器的探测底面与被探测物表面的碰撞，防止了因碰撞而造成的对探测底面的损害。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了根据本发明的实施例的在线探伤系统处于非工作状态下时的局部结构示意图；图2a示出了根据图I所示的在线探伤系统处于工作状态下的局部结构示意图；以及图2b示出了如图2a中的A所示范围内的结构示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图I至图2b所示，根据本发明的实施例的电磁超声换能器10，具有探测底面12，电磁超声换能器10的侧壁上连接有限位件11，限位件11朝向探测底面12延伸地设置，限位件11的底面低于探测底面12，限位件11的底面具有圆滑表面以减少对被探测物40的磨损，限位件11的底面低于探测底面12的距离d的范围为Omm < d彡1mm。优选地，
O.2mm ^ d ^ O. 6mm。优选地，限位件11在电磁超声换能器10的相应侧壁上各设置一个，或仅在相对的一对侧壁上各设置一对。可选地，限位件11沿被探测物40运动的方向上的距离小于被探测物的最小弯曲半径，用于防止被探测物40起伏不平时，不会剐蹭到探测底面12而损坏电磁超声换能器10。优选地，限位件11包括跟踪轮，跟踪轮的底面即为限位件11的底面，跟踪轮的旋转中心轴线平行于探测底面12设置。被探测物40为金属。本实施例的电磁超声换能器10，通过在电磁超声换能器10的侧壁上连接朝向探测底面12延伸的限位件11，并使得限位件11低于探测底面12，采用这种结构当电磁超声换能器10下降至被探测物40表面时，限位件11的底面与被探测物40表面接触并支撑在被探测物40上，限制了电磁超声换能器10的探测底面12与被探测物40之间的距离，确保了电磁超声换能器10的探测信噪比，提高了探伤精度，同时也防止了电磁超声换能器10的探测底面12与被探测物40表面的碰撞，防止了因碰撞而造成的对探测底面12的损害。本发明的实施例还提供了一种在线探伤系统，包括电磁超声换能器10、控制电磁超声换能器10升降的升降系统、控制电磁超声换能器10进行探伤操作的信号发生及处理系统，其中，电磁超声换能器10为上述的电磁超声换能器10。
在一个具体实施例中，升降系统包括机架30、铰接在机架30上的升降系统连接组件52、一端连接升降系统连接组件52另一端固定在机架30上的驱动装置60，以及连接电磁超声换能器10和升降系统连接组件52的链条，其中，驱动装置60优选为气缸。两个链条的下端铰接在电磁超声换能器10的上端面，电磁超声换能器10的远离气缸一侧的侧壁与缓冲臂连接组件51的下端铰接。优选地，机架30与电磁超声换能器10之间设置有与驱动装置60的驱动方向平行的平衡弹性件70，如弹簧。本实施例的在线探伤系统，当气缸60处于初始状态时，链条处于拉紧状态，以承受电磁超声换能器10的重量，当欲进行探测工作时，启动气缸，气缸的活塞伸长，推动活塞连接件向下运动，此时，电磁超声换能器10随其重力向被探测物40下降，在电磁超声换能器10落在被探测物40上时跟踪轮接触被探测物40的表面，避免了探测底面12与被探测物40之间的碰撞，防止了探测底面12因碰撞导致的损坏。为了进一步对电磁超声换能器10的探测底面12进行保护，本实施例还包括缓冲装置，缓冲装置包括缓冲臂20、滚动轮21、第一弹性缓冲件22和用于连接缓冲臂20的缓冲臂连接组件51，缓冲臂20的一端铰接在电磁超声换能器10的侧壁上，滚动轮21可滚动地设置在缓冲臂20的另一端，滚动轮21的底面低于缓冲臂20的底面，滚动轮21的旋转中心轴平行于电磁超声换能器10的与缓冲臂20铰接的侧壁，第一弹性缓冲件22连接在缓冲臂20和缓冲臂连接组件51之间，第一弹性缓冲件22在缓冲臂20的转动过程中对缓冲臂20施以向下的力，优选地，第一弹性缓冲件22竖直设置，其中，滚动轮21的底面具有在电磁超声换能器10的非工作状态下位置低于限位件11底面的状态，以及在电磁超声换能器10工作状态下位置等于限位件11底面的状态。优选地，缓冲臂20包括两个相对设置的第一段和第二段，第一段与第二段的相对端分别与电磁超声换能器10的侧壁铰接，第一段与第二段的另一端连接有与电磁超声换能器10的侧壁平行设置的第三段，滚动轮21枢接在第三段上。优选地，第一弹性缓冲件22为弹簧。采用本实施例的在线探伤系统，被探测物40以一定速度运动过来，启动气缸，电磁超声换能器10朝向被探测物40的方向移动，带动缓冲臂连接组件51、缓冲臂20和滚动轮21 —起运动，由于缓冲臂20的远离电磁超声换能器10的一端在非工作状态下位置低于探测底面12，滚动轮21的底面低于缓冲臂20的底面，在下降时，滚动轮21先接触被探测物40表面，并带动缓冲臂20通过与电磁超声换能器10的铰接作用而与电磁超声换能器10之间发生相对旋转，进而产生缓冲臂20在被探测物40表面上的位移，直至限位件11的底面接触被探测物40表面，减少了电磁超声换能器10下降的冲击力，延长了跟踪轮的寿命，进一步防止了探测底面12的碰撞。缓冲臂20在被探测物40表面的移动过程中，挤压第一弹性缓冲件22，由于第一弹性缓冲件22的弹性作用减缓了缓冲臂20与电磁超声换能器10之间相对旋转的速度，进一步地减缓了电磁超声换能器10下降的速度；在探测完成后气缸驱动电磁超声换能器10向上运动时，在第一弹性缓冲件22的作用下缓冲臂20发生旋转，端部移动至探测底面12的下方，以回到初始状态。为了防止电磁超声换能器10的跟踪轮全部接触被探测物40时，电磁超声换能器10沿与缓冲臂连接组件51铰接的轴发生旋转，确保电磁超声换能器10的底与被探测物40平行，本实施例中电磁超声换能器10的侧壁的远离探测底面12的一端与缓冲臂连接组件51的靠近电磁超声换能器10的一侧侧面之间连接有水平设置的第二弹性缓冲件23，如弹
簧。 从以上的描述中，可以看出，本发明的电磁超声换能器10及包括该换能器的在线探伤系统，通过在电磁超声换能器10的侧壁上连接朝向探测底面12延伸的限位件11，并使得限位件11的底面低于探测底面12，采用这种结构当电磁超声换能器10下降至被探测物40表面时，限位件11的底面与被探测物40表面接触并支撑在被探测物40上，防止了电磁超声换能器10的探测底面12与被探测物40表面的碰撞，防止了因碰撞而造成的对探测底面12的损害。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。
权利要求
1.ー种电磁超声换能器，具有探測底面(12)，其特征在干，所述电磁超声换能器(10)的侧壁上连接有限位件(11 )，所述限位件(11)朝向所述探测底面(12 )延伸地设置，所述限位件(11)的底面低于所述探測底面(12)，所述限位件(11)的底面与所述探测底面(12)的距离d的范围为Omm < d1≤mm，所述限位件(11)的底面在所述电磁超声换能器(10)的エ作状态下与被探测物(40)的表面接触。
2.根据权利要求I所述的电磁超声换能器，其特征在于，所述限位件(11)在所述电磁超声换能器(10)的相应侧壁上各设置有多个。
3.根据权利要求I所述的电磁超声换能器，其特征在于，所述限位件(11)包括跟踪轮，所述跟踪轮的底面为所述限位件(11)的底面，所述跟踪轮的旋转轴线平行于所述探測底面(12)。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的电磁超声换能器，其特征在于，所述限位件(11)的底面与所述探测底面(12)的距离d的范围为0. 2mm<d≤0. 6mm。
5.—种在线探伤系统,包括电磁超声换能器(10)、控制所述电磁超声换能器(10)升降的升降系统、控制所述电磁超声换能器(10)进行探伤操作的信号发生及处理系统，其特征在于，所述电磁超声换能器(10)为根据权利要求I至4中任一项所述的电磁超声换能器(10)。
6.根据权利要求5所述的在线探伤系统，其特征在于，还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括缓冲臂(20)、滚动轮(21)、第一弾性缓冲件(22)和用于连接所述缓冲臂(20)的缓冲臂连接组件(51 )，所述缓冲臂(20)的一端铰接在所述电磁超声换能器(10)的侧壁上，所述滚动轮(21)可滚动地设置在所述缓冲臂(20)的另一端，所述滚动轮(21)的底面低于所述缓冲臂(20)的底面，所述滚动轮(21)的旋转中心轴平行于所述电磁超声换能器(10)的与所述缓冲臂(20)铰接的侧壁，所述第一弾性缓冲件(22)连接在所述缓冲臂(20)和所述缓冲臂连接组件(51)之间，其中， 所述滚动轮(21)的底面具有在所述电磁超声换能器(10)的非工作状态下位置低于所述限位件(11)底面的状态，以及在所述电磁超声换能器(10)工作状态下位置等于所述限位件(11)底面的状态。
7.根据权利要求6所述的在线探伤系统，其特征在于，所述升降系统包括机架(30)、铰接在所述机架(30)上的升降系统连接组件(52)、一端连接所述升降系统连接组件(52)另一端固定在机架上的驱动装置(60)以及连接所述电磁超声换能器(10)和所述升降系统连接组件(52)的链条，其中，所述驱动装置(60)驱动所述电磁超声换能器(10)的升降。
8.根据权利要求6所述的在线探伤系统，其特征在于，所述电磁超声换能器(10)的侧壁的远离所述探测底面(12)的一端与所述缓冲臂连接组件(51)的靠近所述电磁超声换能器(10)的一侧侧面之间连接有水平设置的第二弾性缓冲件(23)。
9.根据权利要求8所述的在线探伤系统，其特征在于，所述第一弾性缓冲件(22)和/或所述第二弾性缓冲件(23)为弹簧。
10.根据权利要求7所述的在线探伤系统，其特征在于，所述机架(30)与所述电磁超声换能器(10)之间设置有与所述驱动装置的驱动方向平行的平衡弾性件(70)。
全文摘要
本发明提供了一种电磁超声换能器及包括该换能器的在线探伤系统，其中，电磁超声换能器具有探测底面，电磁超声换能器的侧壁上连接有限位件，限位件朝向探测底面延伸地设置，限位件的底面低于探测底面，限位件的底面与探测底面的距离d的范围为0mm＜d≤1mm，限位件的底面在电磁超声换能器的工作状态下与被探测物的表面接触。本发明设置在电磁超声换能器的限位件，限制了电磁超声换能器的探测底面与被探测物之间的距离，确保了电磁超声换能器的探测信噪比，提高了探伤精度，同时防止了电磁超声换能器的探测底面与被探测物表面的碰撞，防止了因碰撞而造成的对探测底面的损害。
文档编号G01N29/22GK102866205SQ201210336898
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者田志恒 申请人:田志恒, 田立, 田陆