一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電磁超聲檢測技術領域，尤其是一種用于產(chǎn)生表面波和蘭姆波的雙模電磁超聲的探頭。
【背景技術】
[0002]超聲波是重要無損檢測的手段，其穿透能力強，能對試件內(nèi)部和表面缺陷進行檢測，缺陷定位準確，對面積型缺陷的檢出率較高，靈敏度高，可檢測試件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。目前無損探傷的主要使用壓電超聲換能器產(chǎn)生超聲波，其結(jié)構簡單，換能效率較高，但是由于使用時需要耦合劑，需要對被測材料表面進行預處理，測量溫度和速度的限制這些缺點使得超聲無損檢測在工業(yè)在線無損檢測上的應用一直存在困難，需要使用很復雜且密封很好的機械結(jié)構才能進行檢測，另外由于適合大面積探傷的表面波和蘭姆波質(zhì)點振動方式比較特殊，壓電探頭需要使用特殊的透聲楔才能獲得，探頭的結(jié)構會比較的復雜，影響探頭的實用價值。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]現(xiàn)有技術難以滿足人們的生產(chǎn)生活需要，為了解決上述存在的問題，本實用新型提出了一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，該探頭能夠高效的產(chǎn)生電磁超聲進行無損檢測，并根據(jù)待測的試件厚度，方便的在產(chǎn)生表面波和蘭姆波之間進行切換，對試件材料進行無損檢測。
[0004]為實現(xiàn)該技術目的，本實用新型采用的技術方案是:一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，包括激勵線圈、1#電磁鐵、2#電磁鐵、試件材料、嵌入式系統(tǒng)、電磁鐵驅(qū)動電路、顯示屏、信號發(fā)生電路、功率放大電路、阻抗匹配電路和可調(diào)直流電源；所述激勵線圈I為漆包線繞制成跑道型結(jié)構；所述1#電磁鐵和2#電磁鐵為勵磁磁鐵。
[0005]所述電磁鐵驅(qū)動電路、可調(diào)直流電源、顯示屏和信號發(fā)生電路均與嵌入式系統(tǒng)連接；所述信號發(fā)生電路連接功率放大電路，且功率放大電路連接阻抗匹配電路，且阻抗匹配電路連接激勵線圈。
[0006]進一步，所述嵌入式系統(tǒng)為STM32芯片及其外圍電路，通過I/O端口和PWM控制電磁鐵驅(qū)動電路，通過I/o端口控制信號發(fā)生電路和調(diào)節(jié)直流電源輸出電壓，通過SPI接口控制顯不屏。
[0007]進一步，所述電磁鐵驅(qū)動電路包括帶PWM調(diào)節(jié)的開關電源電路，電源輸出可調(diào)直流電壓用于驅(qū)動1#電磁鐵和2#電磁鐵。
[0008]進一步，所述顯示屏包括IXD顯示器及其驅(qū)動電路。
[0009]進一步，所述信號發(fā)生電路包括脈沖信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生脈沖信號。
[0010]進一步，所述功率放大電路包括光電隔離電路，吸收電路和全橋電路，對脈沖信號進行功率放大。
[0011]進一步，所述阻抗匹配電路包括激勵線圈阻抗匹配電路，匹配后的脈沖電信號用于驅(qū)動激勵線圈。
[0012]進一步，所述可調(diào)直流電源包括輸出電壓可調(diào)的直流電源。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:該能產(chǎn)生各種超聲波形，特別是表面波和蘭姆波；在試件一端激發(fā)出表面波或者蘭姆波就能使用線掃描的方式對試件進行大范圍的快速檢查，較之體波逐點掃描檢測效率顯著提高，特別適合板材的無損檢測，可對高溫，高速物體進行檢測，無需與被測試件表面接觸，無需耦合劑，能夠有效的實現(xiàn)超聲波自動化檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的探頭結(jié)構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型的激勵線圈的結(jié)構示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的控制電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]請參閱說明書附圖1?3，本實用新型實施例中，一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，包括激勵線圈1、1#電磁鐵2、2#電磁鐵3、試件材料4、嵌入式系統(tǒng)5、電磁鐵驅(qū)動電路6、顯示屏7、信號發(fā)生電路8、功率放大電路9、阻抗匹配電路10和可調(diào)直流電源11。所述激勵線圈I為漆包線繞制成跑道型結(jié)構；所述1#電磁鐵2和2#電磁鐵3為勵磁磁鐵，且與電磁鐵驅(qū)動電路6連接。所述電磁鐵驅(qū)動電路6、可調(diào)直流電源11、顯示屏7和信號發(fā)生電路8均與嵌入式系統(tǒng)5連接；所述信號發(fā)生電路8連接功率放大電路9，且功率放大電路9連接阻抗匹配電路10，且阻抗匹配電路10連接激勵線圈。
[0019]進一步，所述激勵線圈I為0.4mm漆包線繞制成跑道型，線圈的個數(shù)和線圈的匝數(shù)可自行控制，線圈的間距和長度根據(jù)激勵信號的頻率進行調(diào)整。1#電磁鐵2和2#電磁鐵3為勵磁磁鐵，鐵芯由低碳鋼制作，勵磁線圈緊密繞制在鐵芯上，通過調(diào)整勵磁電流的大小改變磁場的強度。試件材料4為待測鐵磁金屬板材。
[0020]進一步，所述嵌入式系統(tǒng)5為STM32芯片及其外圍電路，通過I/O端口和PWM控制電磁鐵驅(qū)動電路，通過I/o端口控制信號發(fā)生電路和調(diào)節(jié)直流電源輸出電壓，通過SPI接口控制顯示屏；所述電磁鐵驅(qū)動電路6為帶PWM接口的開關電源；所述信號發(fā)生電路8用于產(chǎn)生脈沖信號，所述功率放大電路9光電隔離電路，吸收電路和全橋電路，用于對脈沖信號進行功率放大，所述阻抗匹配電路10用于激勵線圈和驅(qū)動電路的阻抗匹配，所述可調(diào)直流電源11用于輸出可調(diào)直流電壓。
[0021]第一部分為電磁超聲換能裝置包括激勵線圈1、1#電磁鐵2、2#電磁鐵3、試件材料4。激勵電路輸出交變電流進入激勵線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場在試件材料上感應出交變電渦流，根據(jù)試件材料的厚度，如果試件材料為薄板，嵌入式系統(tǒng)控制電磁鐵驅(qū)動電路驅(qū)動1#電磁鐵在試件材料上產(chǎn)生磁場，此時裝置就會沿方向2產(chǎn)生蘭姆波，用于試件材料的無損檢測，如果試件材料為厚板，嵌入式系統(tǒng)控制電磁鐵驅(qū)動電路驅(qū)動2#電磁鐵在試件材料上產(chǎn)生磁場，此時裝置就會沿方向I產(chǎn)生表面波，用于試件材料的無損檢測。
[0022]第二部分為激勵電路包括嵌入式系統(tǒng)5、電磁鐵驅(qū)動電路6、顯示屏7、信號發(fā)生電路8、功率放大電路9、阻抗匹配電路10和可調(diào)直流電源11。嵌入式系統(tǒng)5為STM32芯片及其外圍電路，STM32作為系統(tǒng)的主控芯片，控制顯示屏的顯示，控制磁場方向來切換表面波和蘭姆波，調(diào)整磁場強度，調(diào)整超聲波的頻率，幅度。電磁鐵驅(qū)動電路6為帶PWM接口的開關電源，STM32通過產(chǎn)生PWM波控制電源電壓來調(diào)節(jié)電磁鐵磁場大小。顯示屏7為LCD顯示模塊用于實時顯示超聲波類型，頻率和幅度等信息。信號發(fā)生電路8用于產(chǎn)生控制功率放大電路的脈沖信號。功率放大電路9通過MOSFET管組成全橋電路，產(chǎn)生大功率的脈沖電流以驅(qū)動激勵線圈。阻抗匹配電路10用于激勵線圈和驅(qū)動電路的阻抗匹配?？烧{(diào)直流電源11用于調(diào)整大功率脈沖電流的大小。根據(jù)試件材料的厚度，嵌入式系統(tǒng)控制電磁鐵驅(qū)動電路分別驅(qū)動1#電磁鐵和2#電磁鐵，并根據(jù)超聲無損檢測對超聲幅度的需要，產(chǎn)生PWM波控制電磁鐵驅(qū)動電路輸出電流的大小，對電磁鐵產(chǎn)生的磁場強度進行控制，通過I/O 口控制可調(diào)直流電源輸出電壓，對交變激勵電流進行控制。同時嵌入式系統(tǒng)通過I/O端口控制信號發(fā)生電路輸出4路脈沖信號，調(diào)整脈沖信號的頻率可以改變超聲信號的頻率，脈沖信號控制功率放大電路中的全橋電路導通時序，將可調(diào)直流電源的輸出轉(zhuǎn)化為大電流交變脈沖經(jīng)過阻抗匹配電路后驅(qū)動激勵線圈。
[0023]對于本領域技術人員而言，然而本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0024]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本實用新型技術方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，包括激勵線圈、1#電磁鐵、2#電磁鐵、試件材料、嵌入式系統(tǒng)、電磁鐵驅(qū)動電路、顯示屏、信號發(fā)生電路、功率放大電路、阻抗匹配電路和可調(diào)直流電源；其特征在于:所述激勵線圈為漆包線繞制成跑道型結(jié)構；所述1#電磁鐵和2#電磁鐵為勵磁磁鐵，且電磁驅(qū)動電路與電磁鐵連接；所述電磁鐵驅(qū)動電路、可調(diào)直流電源、顯示屏和信號發(fā)生電路均與嵌入式系統(tǒng)連接；所述信號發(fā)生電路連接功率放大電路，且功率放大電路連接阻抗匹配電路，且阻抗匹配電路連接激勵線圈。2.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述嵌入式系統(tǒng)為STM32芯片及其外圍電路，通過I/O端口和PWM控制電磁鐵驅(qū)動電路，通過I/O端口控制信號發(fā)生電路和調(diào)節(jié)直流電源輸出電壓，通過SPI接口控制顯示屏。3.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述電磁鐵驅(qū)動電路包括帶PWM調(diào)節(jié)的開關電源電路，電源輸出可調(diào)直流電壓用于驅(qū)動1#電磁鐵和2#電磁鐵。4.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述顯示屏包括IXD顯示器及其驅(qū)動電路。5.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述信號發(fā)生電路包括脈沖信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生脈沖信號。6.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述功率放大電路包括光電隔離電路，吸收電路和全橋電路，對脈沖信號進行功率放大。7.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述阻抗匹配電路包括激勵線圈阻抗匹配電路，匹配后的脈沖電信號用于驅(qū)動激勵線圈。8.根據(jù)權利要求1所述的一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，其特征在于:所述可調(diào)直流電源包括輸出電壓可調(diào)的直流電源。
【專利摘要】本實用新型公開了一種表面波和蘭姆波雙模電磁超聲探頭，包括激勵線圈、1#電磁鐵、2#電磁鐵、試件材料、嵌入式系統(tǒng)、電磁鐵驅(qū)動電路、顯示屏、信號發(fā)生電路、功率放大電路、阻抗匹配電路和可調(diào)直流電源；其特征在于：所述激勵線圈為漆包線繞制成跑道型結(jié)構；所述1#電磁鐵和2#電磁鐵為勵磁磁鐵，且電磁驅(qū)動電路與電磁鐵連接；所述電磁鐵驅(qū)動電路、可調(diào)直流電源、顯示屏和信號發(fā)生電路均與嵌入式系統(tǒng)連接；所述信號發(fā)生電路連接功率放大電路，且功率放大電路連接阻抗匹配電路，且阻抗匹配電路連接探頭激勵線圈。該探頭能夠高效的產(chǎn)生電磁超聲進行無損檢測，并根據(jù)待測的試件厚度，方便的在產(chǎn)生表面波和蘭姆波之間進行切換，對試件材料進行無損檢測。
【IPC分類】G01N29/24
【公開號】CN204705619
【申請?zhí)枴緾N201520319792
【發(fā)明人】胡力
【申請人】吉首大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年5月12日