用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102564364A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102564364A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201110444492.X(22)申请日2011.12.26(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人武新军丁旭(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人朱仁玲(51)Int.Cl.G01B17/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法，该传感器包括：上壳体；与上壳体相互对接组合且其底部具有二级阶梯孔的下壳体；设置在下壳体底部最深的阶梯孔内的激励平面线圈；设置在下壳体底部次深的阶梯孔内并与所述激励平面线圈同轴层叠的接收平面线圈；依次设置在接收平面线圈上的屏蔽层和磁铁件；以及安装在上壳体上通过绝缘导线分别与两个平面线圈相连、用于连接测厚仪相连以便执行对试件壁厚的测量的接头。通过上述设计的双线圈及其他元件的布置，使得两个平面线圈在空间上不再相互干涉，使得传感器具有高激励效率、高接收灵敏度和高信噪比，同时降低测量盲区。CN1025643ACN102564364A权利要求书1/1页1.一种用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，该电磁超声传感器包括：上壳体；下壳体，该下壳体与上壳体相互对接组合，且其底部具有二级阶梯孔；激励平面线圈，该激励平面线圈设置在下壳体底部最深的阶梯孔内，用于在放置于下壳体下方的试件内产生涡流；接收平面线圈，该接收平面线圈设置在下壳体底部次深的阶梯孔内并与所述激励平面线圈同轴层叠，用于感应试件中涡流产生的磁场变化并输出电信号；屏蔽层，该屏蔽层设置在所述接收平面线圈上，用于屏蔽所述激励平面线圈上部的电磁场；磁铁件，该磁铁件设置在所述屏蔽层上，用于产生垂直于试件表面的偏置磁场；以及接头，该接头安装在上壳体上，通过绝缘导线分别与所述激励平面线圈和接收平面线圈相连，用于连接测厚仪以便执行对试件壁厚的测量。2.如权利要求1所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述接收平面线圈的轴向投影面积大于所述激励平面线圈的轴向投影面积，且前者为后者的1.5～2倍。3.如权利要求1或2所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述磁铁件的极化面面积大于所述激励平面线圈的轴向投影面积，且前者为后者的2～4倍。4.如权利要求1-3任意一项所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述接收平面线圈并联有两个反向的二极管，以限制接收平面线圈输出的电压幅值。5.如权利要求1-4任意一项所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述上壳体由导电性金属制成并与所述接头的导电外壳接触相连，由此与该接头连接至所述接收平面线圈的端子相连，该端子通过电缆与测厚仪的电路地连接。6.如权利要求1-5任意一项所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述下壳体由非导电性的耐磨损耐高温塑料制成，且其直径为所述激励平面线圈直径的2倍。7.如权利要求1-6任意一项所述的用于测量试件壁厚的电磁超声传感器，其特征在于，所述下壳体的阶梯孔各级的深度分别与其容纳的平面线圈的厚度相等。8.一种使用如权利要求1-7任意一项所述的电磁超声传感器对试件壁厚进行测量的方法，该方法包括下列步骤：将传感器的接头通过导线与电磁超声测厚仪相连，将电磁超声测厚仪通过USB电缆与主控计算机相连；将待测量的试件放置在电磁超声传感器的下壳体下方，并使其靠近所述激励平面线圈和接收平面线圈；设置电磁超声测厚仪，开启功率放大器输出交变电流至激励平面线圈，同时采集接收平面线圈输出的电信号；待采集结束后将数据传输至主控计算机，主控计算机对数据进行处理，计算得到试件的壁厚并显示在主控计算机的显示屏上，由此完成对试件壁厚的测量过程。2CN102564364A说明书1/6页用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法技术领域[0001]本发明属于超声无损检测领域，更具体地，涉及一种用于测量譬如钢管等试件的壁厚的电磁超声传感器及其测量方法。背景技术[0002]随着用户对无缝钢管等产品质量要求的提高，生产过程中对钢管等进行连续壁厚测量的要求越来越迫切，需要一种非接触的壁厚测量技术。另一方面，为保障承压设备的可靠运行，其在役测厚需求也越来越多，需要一种适用于高温的测厚技术。作为一种满足上述需求的方法，电磁超声测厚在实践运用中越来越受到重视。[0003]电磁超声传感器是一种在金属上产生和接收超声波的装置，作为电磁超声测厚中的传感元件，负责电信号和超声信号的转换，其性能对