电磁超声换能器及用电磁超声换能器自动检测钢板的设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107607626A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710823010.9(22)申请日2017.09.13(71)申请人中国石油天然气集团公司管材研究所地址710065陕西省西安市电子二路32号申请人北京隆盛泰科石油管科技有限公司(72)发明人黄磊赵新伟张鸿博李记科王长安聂向晖常永刚(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人唐沛(51)Int.Cl.G01N29/34(2006.01)G01N29/04(2006.01)B06B1/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称电磁超声换能器及用电磁超声换能器自动检测钢板的设备(57)摘要本发明涉及一种电磁超声换能器及用电磁超声换能器自动检测钢板的设备。该换能器包括换能器外壳体，安装在换能器外壳体内的线圈以及永久磁铁，其特殊之处是：还包括用于控制换能器磁场系统“开通”或“关闭”的磁场切换装置、用于减少摩擦的导向轮并且导向轮通过高度可调的L型支架固定在换能器外壳体上。通过上述三个改进不仅实现了磁场系统的开闭，同时减小了电磁超声换能器和待测钢板之间的摩擦力，并且自动检测过程中保证了最佳的提离间隙使待测钢板顺利移动。CN107607626ACN107607626A权利要求书1/1页1.一种电磁超声换能器，包括换能器外壳体，安装在换能器外壳体内的线圈以及永久磁铁，其特征在于：还包括磁场切换装置；所述磁场切换装置包括动力源、曲柄、连杆以及摆杆；所述动力源固定安装在换能器外壳体上，动力源的输出端与曲柄一端连接，连杆的两端分别与曲柄的另一端以及摆杆的一端铰接，摆杆的另一端与所述永久磁铁连接。2.根据权利要求1所述的电磁超声换能器，其特征在于：还包括导向轮；所述导向轮安装在换能器外壳体上靠近待测钢板的位置，导向轮外圆表面高于换能器外壳体与待测钢板接触的表面。3.根据权利要求1或2所述的电磁超声换能器，其特征在于：所述导向轮通过L型支架安装在换能器外壳体上。4.根据权利要求3所述的电磁超声换能器，其特征在于：还包括调节螺钉；所述L型支架上沿垂直于钢板的方向开设有长条孔，调节螺钉穿过所述长条孔后与换能器外壳体螺纹连接。5.根据权利要求4所述的电磁超声换能器，其特征在于：所述动力源为伺服电机。6.一种用电磁超声换能器自动检测钢板的设备，其特征在于：包括边缘电磁超声换能器以及中间电磁超声换能器阵列；边缘电磁超声换能器为四个并且设置在待测钢板的四个边缘；所述中间电磁超声换能器阵列包括N×M个中间电磁超声换能器；N为行数，M为列数，N和M均大于等于1；中间电磁超声换能器阵列中每相邻两行的每个电磁超声换能器相互错位布置，覆盖率≥15％；所述中间电磁超声换能器和边缘电磁超声换能器均采用权利要求1-5所述的电磁超声换能器。7.根据权利要求6所述的一种用电磁超声换能器自动检测钢板的设备，其特征在于：中间电磁超声换能器和边缘电磁超声换能器与待测钢板之间的提离间隙为0.5mm～1.0mm。2CN107607626A说明书1/4页电磁超声换能器及用电磁超声换能器自动检测钢板的设备技术领域[0001]本发明属于无损检测技术领域，涉及一种电磁超声换能器及用电磁超声换能器自动检测钢板的设备。背景技术[0002]随着油气输送管线的输送压力、钢级的不断提高，油气输送钢管所用钢板的要求也在不断提高，例如深海管线、大管径高钢级厚壁管线要求使用的钢板进行100％的超声波检测。目前我国油气输送钢管用钢板检测以压电晶片的超声波检测为主，实现100％检测较难且需要以水作耦合剂。与常规压电晶片的超声波检测相比，电磁超声检测具有非接触检测，无需耦合剂、无需对板材表面进行预处理(如高温等)、易实现自动化检测、检测速度快、检测效率高。通过改变探头结构和频率，可以方便地激发出多种波模的超声波。因此，基于钢板电磁超声自动检测方法在自动检测的无损检测领域具有广阔发展前景。[0003]钢板电磁超声自动检测技术中最重要的一个元器件是电磁超声换能器(Electromagneticacoustictransducer简称EMAT)，电磁超声换能器是一种新型的超声发射接收装置,它是通过电磁耦合方法来产生和接收超声波的。依据工件材料性质的不同，电磁超声换能机理主要有3种形式:洛仑兹力、磁致伸缩力和磁化力。在非铁磁材料中,洛仑兹力起主要作用；而在铁磁材料中,三种机理共同作用,且磁致伸缩力最为显著。电磁超声换能器的主要组成部分有三个:(1)磁铁(用来提供外加磁场的永久磁铁或电磁铁),(2)高频线圈(用于产生高频激发磁场),(3)工件(检测对象,是EMAT不可缺少的一部分)，简称EMAT三要素。[0004]要实现钢板电磁超