一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種鐵磁性工件測厚的 磁力可斷的電磁超聲測厚探頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁超聲巧Iectroma即eticacoustic,簡稱EMAT)，是無損檢測領(lǐng)域出現(xiàn)的一種 新技術(shù)。該技術(shù)利用電磁禪合方法激勵和接收超聲波。與傳統(tǒng)的壓電超聲檢測技術(shù)相比， 它具有無需禪合劑、測量精度高、能實現(xiàn)非接觸式測量等優(yōu)點，對測量表面要求低、可適用 于各種高溫環(huán)境下的檢測并且無需更換換能器，只需改變激勵電信號的頻率就可實現(xiàn)波型 模式的自由轉(zhuǎn)換。
[0003] EMAT測厚技術(shù)是工業(yè)無損檢測領(lǐng)域應(yīng)用的一個重要方面。通過檢測超聲波在鐵磁 性工件厚度方向上傳播的時延即可折算出鐵磁性工件的厚度。由于EMAT測厚采用垂直入 射的橫波，故縱向分辨力要比壓電換能器高出一倍。因此EMAT測厚技術(shù)可用于鋼板及石油 天然氣管道等的檢測。
[0004] 傳統(tǒng)的電磁超聲測厚探頭利用磁性較強的永久磁鐵產(chǎn)生激勵磁場，因而即使在非 工作狀態(tài)下，探頭對鐵磁性工件仍然具有較強的磁吸附力。運導(dǎo)致檢測人員將探頭安放在 鐵磁性工件表面時必須小屯、翼翼，否則探頭可能直接砸向鐵磁性工件，造成探頭的損壞。而 且永磁鐵的磁吸附力對檢測人員在檢測過程中沿鐵磁性工件表面移動探頭進行換位測量 或檢測完成后從鐵磁性工件表面移除探頭的操作均會帶來不便。
[0005] B.Dutton在 其論文《Anewmagneticconfigurationforasmall in-pl曰neelectrom曰gnetic曰coustictr曰nsducer曰ppliedtoI曰ser-ultr曰sound measurements:Modelingandvalidation》中提出了一種利用一對極性相對的永磁鐵相互 靠近來增強磁場的方法，但他最終利用的是磁力線向四周發(fā)散的磁場，并沒有對磁力線進 行約束和引導(dǎo)，因而無法形成某一特定方向的主磁場，無法達到EMT測厚所需的磁場強度 要求。CN101706266A中公開了一種用于電磁超聲換能器的脈沖電磁鐵，采用脈沖電磁鐵代 替永久磁鐵，可實現(xiàn)磁力的通斷，然而，電磁鐵在實際使用中容易對檢測信號產(chǎn)生干擾，直 接影響到檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種磁力可斷的電磁超聲 測厚探頭，通過旋轉(zhuǎn)環(huán)狀磁力開關(guān)改變主磁場的方向，從而實現(xiàn)磁力通斷的技術(shù)效果。
[0007] 一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭，包括：
[0008] 主永久磁鐵對，極性相反，產(chǎn)生往中屯、擠壓并向四周發(fā)散的強磁場；
[0009] 環(huán)狀磁力開關(guān)，由兩對1/4環(huán)狀輔助永久磁鐵依次首尾相連構(gòu)成：其中一對極性 相反的輔助永久磁鐵對，用于進一步收猶磁力線，阻礙磁力線向周圍空氣中逸散；另一對的 輔助永久磁鐵，用于引導(dǎo)磁力線走向，形成與該對輔助永久磁鐵極性方向相同的主磁場；
[0010] 導(dǎo)磁橋，由導(dǎo)磁性件和兩對導(dǎo)磁臂組成，用于當(dāng)環(huán)狀磁力開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時，弓I 導(dǎo)主磁路上的磁力線形成閉合回路，阻礙磁力線穿過探頭下方的鐵磁性工件，從而切斷探 頭對工件的磁吸附力；
[0011] 殼體和殼蓋，該殼體和殼蓋均由非鐵磁性材料制成；殼體與殼蓋固連在一起用于 封裝主永久磁鐵對、環(huán)狀磁力開關(guān)、導(dǎo)磁橋；
[0012] 銅片，位于主永久磁鐵對的下方；
[0013] 平面螺旋線圈，位于銅片的下方；
[0014] 耐磨層，位于平面螺旋線圈的下方；
[0015] 插座，安裝在殼體上表面的中屯、孔內(nèi)，通過絕緣導(dǎo)線與平面螺旋線圈相連。
[0016] 作為進一步優(yōu)選地，環(huán)狀磁力開關(guān)的內(nèi)圈盡可能貼近主永久磁鐵對，間距控制在 0. 5mm~ImniD
[0017] 作為進一步優(yōu)選地，導(dǎo)磁性件呈板狀布置于殼體內(nèi)上部。
[0018] 作為進一步優(yōu)選地，兩對導(dǎo)磁臂中的一對導(dǎo)磁臂呈柱狀，并且上端安裝于導(dǎo)磁性 件上，下端分別貼近主永久磁鐵對的外側(cè)，間距控制在ImmW內(nèi)。
[0019] 作為進一步優(yōu)選地，兩對導(dǎo)磁臂中的另一對導(dǎo)磁臂呈上端柱狀下端1/4環(huán)狀，并 且上端安裝于導(dǎo)磁性件上，下端分別環(huán)抱環(huán)狀磁力開關(guān)外側(cè)，間距控制在0. 5mm~1mm。
[0020] 作為進一步優(yōu)選地，導(dǎo)磁性件和兩對導(dǎo)磁臂均由電工用鐵的高導(dǎo)磁材料制成。
[0021] 作為進一步優(yōu)選地，耐磨層由譬如POM或尼龍6運類高強度、耐沖擊、耐磨損、耐腐 蝕的材料制成并粘接于殼體下方。
[0022] 本實用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0023] 按照本實用新型的旋控式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭，利用一對極性相對的永 久磁鐵擠壓聚磁，通過調(diào)整磁鐵之間的間距控制擠壓磁場的強度，利用環(huán)狀磁力開關(guān)，收猶 和引導(dǎo)磁力線，實現(xiàn)開啟（ON)和關(guān)閉（OF巧狀態(tài)下的磁力通斷，從而便于檢測人員在鐵磁 性工件表面放置、移動和取出超聲測厚探頭。
【附圖說明】
[0024] 圖1是一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的原理圖。
[00巧]圖2是一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的封裝圖。 陽0%] 圖3是一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的裝配圖。
[0027] 圖4是一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭在垂直于主永久磁鐵1和2的中屯、軸線 且位于兩者中間的平面A上的剖視圖。
[0028] 圖5是一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭在垂直于平面A且穿過主永久磁鐵1和 2的中屯、軸線的平面B上的剖視圖。
[0029] 圖6是利用COMSOLMulti地ysics4. 4仿真軟件得到的在開啟狀態(tài)（ON)下按照本 實用新型的磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的磁場分布圖。
[0030] 圖7是利用COMSOLMultiphysics4. 4仿真軟件得到的在關(guān)閉狀態(tài)（OFF)下按照 本實用新型的磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的磁場分布圖。
[0031] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1、2-主永久 磁鐵對；3-環(huán)狀磁力開關(guān)；4-導(dǎo)磁橋；5、7-極性相同的輔助永久磁鐵對；6、8-極性相反的 輔助永久磁鐵對；9-導(dǎo)磁性件；10、12--對柱狀導(dǎo)磁臂；11、13--對呈上端柱狀下端1/4 環(huán)狀的導(dǎo)磁臂；14-圓柱套筒；15-卡齒狀套筒；16-殼體；17-螺桿；18-插座；19-六角螺 母；20-小螺釘；21-大螺釘；22-手柄；23-殼蓋；24-銅片；25-平面螺旋線圈；26-耐磨層。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所 設(shè)及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0033] 如圖1、圖2所示，一種磁力可斷的電磁超聲測厚探頭主要包括：主永久磁鐵對1、 2,環(huán)狀磁力開關(guān)3和導(dǎo)磁橋4 ;主永久磁鐵對1、2極性相反，產(chǎn)生往中屯、擠壓并向四周發(fā)散 的強磁場；環(huán)狀磁力開關(guān)3由兩對1/4環(huán)狀輔助永久磁鐵依次首尾相連構(gòu)成：其中一對極 性相反的輔助永久磁鐵對6、8,用于進一步收猶磁力線，阻礙磁力線向周圍空氣中逸散；另 一對極性相同的輔助永久磁鐵對5、7,用于引導(dǎo)磁力線走向，形成與該對極性相同的輔助永 久磁鐵對5、7極性