專利名稱：電磁超聲導(dǎo)波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波檢測(cè)儀器，更具體的涉及電磁超聲導(dǎo)波裝置。檢測(cè)效率更高，缺陷定位準(zhǔn)確，檢測(cè)裝置更為簡(jiǎn)單。
背景技術(shù)：
國內(nèi)目前公知的壓電式超聲波探傷，往往需要耦合劑才能實(shí)現(xiàn)與被測(cè)件之間的良好耦合，并且對(duì)被測(cè)件的表面質(zhì)量要求較高，因而難以適用于高溫、高速和粗糙表面的檢測(cè)環(huán)境，并且對(duì)于埋地鋼筋和橋梁鋼索之類的大型工程檢測(cè)，常規(guī)壓電超聲檢測(cè)需要投入大量的人力物力才能滿足檢測(cè)所需要的條件，由于常規(guī)壓電超聲激發(fā)的橫波或縱波在鋼材中的衰減，單次檢測(cè)有效范圍也會(huì)受限，并且檢測(cè)效率也比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種電磁超聲導(dǎo)波裝置。該裝置能有效地提高檢測(cè)效率，并且能夠在具有高檢測(cè)精度的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊幾何形狀對(duì)象的高速長(zhǎng)距離檢測(cè)。電磁超聲導(dǎo)波信號(hào)的產(chǎn)生需要具備三個(gè)要素被測(cè)件中的水平恒定磁場(chǎng)、被測(cè)件近表面中的渦流信號(hào)、被測(cè)件。常規(guī)壓電超聲是由電信號(hào)直接作用在探頭晶片上，激發(fā)出超聲波，而電磁超聲是由工件內(nèi)部的水平磁場(chǎng)和電渦流共同作用，產(chǎn)生洛倫茲力，使工件內(nèi)部發(fā)生機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這種方式?jīng)Q定了電磁超聲的超聲波激發(fā)效率要低于常規(guī)壓電超聲，因而要在信號(hào)接收端加入前置放大電路對(duì)采到的微弱電信號(hào)做預(yù)放大處理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
一種電磁超聲導(dǎo)波裝置，包括勵(lì)磁磁化模塊，信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊，信號(hào)處理及調(diào)制模塊，探頭適配器，其特征在于
勵(lì)磁磁化模塊中
包括第一鋁合金結(jié)構(gòu)件，第二鋁合金結(jié)構(gòu)件，第一直角導(dǎo)腳，第二直角導(dǎo)腳，第一導(dǎo)磁靴，第二導(dǎo)磁靴，勵(lì)磁源幾個(gè)部件組成。勵(lì)磁源由稀土材料銣鐵硼制成的永磁體疊按相同極性疊放在一起組成，使其達(dá)到所需的磁化強(qiáng)度。夾持裝置由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件兩個(gè)鋁合金材料的結(jié)構(gòu)件拼接組成，每個(gè)結(jié)構(gòu)件的兩側(cè)都分別有3個(gè)定位孔。第一直角導(dǎo)腳和第二直角導(dǎo)腳均由兩個(gè)高磁導(dǎo)率的低碳鋼材質(zhì)組成，用以導(dǎo)通并改變勵(lì)磁源的磁路方向。第一導(dǎo)磁靴和第二導(dǎo)磁靴也均由低碳鋼材料制成，和直角導(dǎo)腳的功能一樣，不同的是為了使勵(lì)磁磁化裝置更好地跟被測(cè)工件貼合，增大單位面積內(nèi)的磁通密度。首先將勵(lì)磁源固定在由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件組成的夾持裝置中，然后在夾持裝置的兩端分別裝入低碳鋼材質(zhì)的第一直角導(dǎo)腳和第二直角導(dǎo)腳，通過第一鋁合金結(jié)構(gòu)件和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件上的定位孔用螺絲將勵(lì)磁源、第一直角導(dǎo)腳和第二直角導(dǎo)腳固定起來，最后通過螺絲將第一導(dǎo)磁靴固定在第一直角導(dǎo)腳上、第二導(dǎo)磁靴固定在第二直角導(dǎo)腳上。信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊中
包括前置放大電路(AD8250)，放大電路(AD8099)，功率放大電路(MP108U)，調(diào)制信號(hào)輸入端口，前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口各部分。信號(hào)處理及調(diào)制模塊中
包括主信號(hào)放大電路(AD604)，采樣電路(AD9215)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256)，主控制器(ARM9200)，信號(hào)調(diào)制電路(AD9833)，調(diào)制信號(hào)輸出端口，前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口各部分。信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊和信號(hào)處理及調(diào)制模塊分別用螺絲固定在儀器 安裝盒殼體底部的定位螺柱上，放大電路(AD8099)和主信號(hào)放大電路(AD604)通過前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口與前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口相連；信號(hào)調(diào)制電路(AD9833)和功率放大電路(MP108U)通過調(diào)制信號(hào)輸出端口與調(diào)制信號(hào)輸入端口相連；功率放大電路(MP108U)的輸出信號(hào)通過導(dǎo)線直接與儀器發(fā)射信號(hào)連接端口相連，儀器接收信號(hào)連接端口通過導(dǎo)線直接與前置放大電路(AD8250)的輸入相連。探頭適配器中
包括探頭發(fā)射信號(hào)連接端口，探頭接收信號(hào)連接端口，發(fā)射探頭連接端口，接收探頭連接端口，發(fā)射探頭，接收探頭各部分。適配器用作與探頭匹配，相當(dāng)于儀器與探頭之間的橋接裝置，發(fā)射探頭和接收探頭分別連接在發(fā)射探頭連接端口和接收探頭連接端口上，發(fā)射探頭連接端口、接收探頭連接端口在電路板上分別與探頭發(fā)射信號(hào)連接端口、探頭接收信號(hào)連接端口直接相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
本發(fā)明檢測(cè)效率更高，缺陷定位準(zhǔn)確，檢測(cè)裝置更為簡(jiǎn)單。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的儀器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的信號(hào)處理及調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)圖。圖4為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置采集到的波形圖。圖5a為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的勵(lì)磁磁化模塊結(jié)構(gòu)圖。圖5b為圖5a的AA剖視圖。圖6為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的探頭適配器結(jié)構(gòu)圖。圖7為一種電磁超聲導(dǎo)波裝置的信號(hào)連接圖。其中1_勵(lì)磁磁化模塊，2-信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊，3-信號(hào)處理及調(diào)制模塊，4-探頭適配器，Ila-第一鋁合金結(jié)構(gòu)件，Ilb-第二鋁合金結(jié)構(gòu)件，12a-第一直角導(dǎo)腳，12b-第二直角導(dǎo)腳，13a-第一導(dǎo)磁靴，13b-第二導(dǎo)磁靴，14-勵(lì)磁源，21-前置放大電路(AD8250)，22-放大電路(AD8099)，23-功率放大電路(MP108U)，24-調(diào)制信號(hào)輸入端口，25-前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口，31-主信號(hào)放大電路(AD604)，32-采樣電路(AD9215)，33-現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256)，34-主控制器(ARM9200)，35-信號(hào)調(diào)制電路(AD9833)，36-調(diào)制信號(hào)輸出端口，37-前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口，41a-探頭發(fā)射信號(hào)連接端口，41b-探頭接收信號(hào)連接端口，42a-發(fā)射探頭連接端口，42b-接收探頭連接端口，43a-發(fā)射探頭，43b-接收探頭，51-儀器安裝盒，52-儀器安裝盒前蓋，53a-儀器發(fā)射信號(hào)連接端口，53b-儀器接收信號(hào)連接端口，61-發(fā)射探頭線，62-接收探頭線。
具體實(shí)施例方式 一種電磁超聲導(dǎo)波裝置，包括勵(lì)磁磁化模塊1，信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊2，信號(hào)處理及調(diào)制模塊3，探頭適配器4，其特征在于
勵(lì)磁磁化模塊I中
包括第一鋁合金結(jié)構(gòu)件11a，第二鋁合金結(jié)構(gòu)件11b，第一直角導(dǎo)腳12a，第二直角導(dǎo)腳12b,第一導(dǎo)磁靴13a,第二導(dǎo)磁靴13b,勵(lì)磁源14幾個(gè)部件組成。 勵(lì)磁源14由稀土材料銣鐵硼制成的永磁體疊按相同極性疊放在一起組成，使其達(dá)到所需的磁化強(qiáng)度。夾持裝置由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件I Ia和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件Ilb兩個(gè)鋁合金材料的結(jié)構(gòu)件拼接組成，每個(gè)結(jié)構(gòu)件的兩側(cè)都分別有3個(gè)定位孔。第一直角導(dǎo)腳12a和第二直角導(dǎo)腳12b均由兩個(gè)高磁導(dǎo)率的低碳鋼材質(zhì)組成，用以導(dǎo)通并改變勵(lì)磁源的磁路方向。第一導(dǎo)磁靴13a和第二導(dǎo)磁靴13b也均由低碳鋼材料制成,和直角導(dǎo)腳的功能一樣，不同的是為了使勵(lì)磁磁化裝置更好地跟被測(cè)工件貼合，增大單位面積內(nèi)的磁通密度。首先將勵(lì)磁源14固定在由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件Ila和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件Ilb組成的夾持裝置中，然后在夾持裝置的兩端分別裝入低碳鋼材質(zhì)的第一直角導(dǎo)腳12a和第二直角導(dǎo)腳12b，通過第一鋁合金結(jié)構(gòu)件Ila和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件Ilb上的定位孔用螺絲將勵(lì)磁源14、第一直角導(dǎo)腳12a和第二直角導(dǎo)腳12b固定起來，最后通過螺絲將第一導(dǎo)磁靴13a固定在第一直角導(dǎo)腳12a上、第二導(dǎo)磁靴13b固定在第二直角導(dǎo)腳12b上。信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊2中
包括前置放大電路21 (AD8250)，放大電路22 (AD8099)，功率放大電路23 (MP108U),調(diào)制信號(hào)輸入端口 24，前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口 25各部分。信號(hào)處理及調(diào)制模塊3中
包括主信號(hào)放大電路31 (AD604)，采樣電路32 (AD9215)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列33(EP2C20F256)，主控制器34 (ARM9200)，信號(hào)調(diào)制電路35 (AD9833)，調(diào)制信號(hào)輸出端口 36，前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口 37各部分。信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊2和信號(hào)處理及調(diào)制模塊3分別用螺絲固定在儀器安裝盒51殼體底部的定位螺柱上，放大電路22 (AD8099)和主信號(hào)放大電路31 (AD604)通過前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口 25與前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口 37相連；信號(hào)調(diào)制電路35(AD9833)和功率放大電路23 (MP108U)通過調(diào)制信號(hào)輸出端口 36與調(diào)制信號(hào)輸入端口 24相連；功率放大電路23 (MP108U)的輸出信號(hào)通過導(dǎo)線直接與儀器發(fā)射信號(hào)連接端口 53a相連，儀器接收信號(hào)連接端口 53b通過導(dǎo)線直接與前置放大電路21 (AD8250)的輸入相連。探頭適配器4中
包括探頭發(fā)射信號(hào)連接端口 41a，探頭接收信號(hào)連接端口 41b，發(fā)射探頭連接端口 42a，接收探頭連接端口 42b，發(fā)射探頭43a，接收探頭43b各部分。
適配器用作與探頭匹配，相當(dāng)于儀器與探頭之間的橋接裝置，發(fā)射探頭43a和接收探頭43b分別連接在發(fā)射探頭連接端口 42a和接收探頭連接端口 42b上，發(fā)射探頭連接端口 42a、接收探頭連接端口 42b在電路板上分別與探頭發(fā)射信號(hào)連接端口 41a、探頭接收信號(hào)連接端口 41b直接相連。在圖I中，儀器發(fā)射信號(hào)連接端口 53a和儀器接收信號(hào)連接端口 53b直接安裝在儀器安裝盒前蓋52上。在圖2中，信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊2由前置放大電路及功率放大電路組成。前置放大電路(AD8250) 21與放大電路(AD8099) 22通過電路板上線路相連，儀器接收信號(hào)連接端口 53b上的信號(hào)，直接輸入前置放大電路(AD8250) 21，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)后再輸入放大電路(AD8099) 22做進(jìn)一步信號(hào)放大，最后輸出到前置預(yù)放大信號(hào)輸出 端口 25，完成對(duì)接收信號(hào)的預(yù)處理；調(diào)制信號(hào)輸出端口 36和調(diào)制信號(hào)輸入端口 24直接通過導(dǎo)線相連，經(jīng)過信號(hào)調(diào)制電路(AD9833) 35處理后的激勵(lì)信號(hào)通過調(diào)制信號(hào)輸出端口 36直接輸入調(diào)制信號(hào)輸入端口 24，調(diào)制信號(hào)輸入端口 24的激勵(lì)信號(hào)直接輸入功率放大電路(MP108U) 23，對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行功率放大，增加其驅(qū)動(dòng)能力，然后輸出到儀器發(fā)射信號(hào)連接端口 53a。在圖3中，數(shù)字信號(hào)處理及調(diào)制模塊3由主放大電路、信號(hào)處理電路和調(diào)制電路組成。信號(hào)調(diào)制電路(AD9833)35直接在電路板上與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256)33直接相連，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256)33直接控制信號(hào)調(diào)制電路(AD9833)35，得到所需要的激勵(lì)輸出信號(hào)；前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口 25直接與前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口 37通過導(dǎo)線相連，前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口 37的信號(hào)直接輸入主信號(hào)放大電路(AD604) 31，主信號(hào)放大電路(AD604) 31在電路板上與采樣電路(AD9215) 32相連，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；采樣電路(AD9215) 32在電路板上與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256) 33相連，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列在電路板上與主控制器(ARM9200)34相連，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(EP2C20F256)33將接收到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)采樣波形處理、存儲(chǔ)后由主控制器(ARM9200) 34通過網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機(jī)，如個(gè)人電腦(PC)等，進(jìn)行波形數(shù)據(jù)顯示及分析。在圖5中，勵(lì)磁磁化裝置的南、北極兩端通過導(dǎo)磁靴13a、13b直接接觸被測(cè)件，在被測(cè)件中產(chǎn)生自北向南的水平恒定磁場(chǎng)。在圖6中，將發(fā)射探頭43a和接收探頭43b通過連接探頭適配器4安裝在勵(lì)磁磁化裝置的下方，發(fā)射探頭43a通過發(fā)射探頭連接端口 42a連接到探頭適配器4，接收探頭43b通過接收探頭連接端口 42b連接到探頭適配器4。發(fā)射激勵(lì)信號(hào)經(jīng)儀器發(fā)射信號(hào)連接端口53a，通過發(fā)射探頭線61與探頭發(fā)射信號(hào)連接端口 41a相連，再由發(fā)射探頭連接端口 42a加載到發(fā)射探頭43a上，直接驅(qū)動(dòng)發(fā)射探頭43a，以在水平磁場(chǎng)中被測(cè)件近表面區(qū)域產(chǎn)生渦流信號(hào)；探頭接收信號(hào)連接端口 41b與接收探頭連接端口 42b在適配器上直接連通，接收探頭43b接收到的電信號(hào)通過接收探頭連接端口 42b直接傳送到探頭接收信號(hào)連接端口 41b上，再經(jīng)由接收探頭線62輸送到儀器接收信號(hào)連接端口 53b。
權(quán)利要求
1.一種電磁超聲導(dǎo)波裝置，包括勵(lì)磁磁化模塊(I)，信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊(2),信號(hào)處理及調(diào)制模塊(3)，探頭適配器(4)，其特征在于 勵(lì)磁磁化模塊(I)包括第一鋁合金結(jié)構(gòu)件(11a)，第二鋁合金結(jié)構(gòu)件(11b)，第一直角導(dǎo)腳(12a),第二直角導(dǎo)腳(12b),第一導(dǎo)磁靴(13a),第二導(dǎo)磁靴(13b),勵(lì)磁源(14);勵(lì)磁源(14)由稀土材料銣鐵硼制成的永磁體疊按相同極性疊放在一起組成； 夾持裝置由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ila)和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ilb)兩個(gè)鋁合金材料的結(jié)構(gòu)件拼接組成，每個(gè)結(jié)構(gòu)件的兩側(cè)都分別有3個(gè)定位孔； 第一直角導(dǎo)腳(12a)和第二直角導(dǎo)腳(12b)均由兩個(gè)高磁導(dǎo)率的低碳鋼材質(zhì)組成； 第一導(dǎo)磁靴(13a)和第二導(dǎo)磁靴(13b)也均由低碳鋼材料制成； 勵(lì)磁源(14)固定在由第一鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ila)和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ilb)組成的夾持裝置中，在夾持裝置的兩端分別裝入低碳鋼材質(zhì)的第一直角導(dǎo)腳(12a)和第二直角導(dǎo)腳(12b)，通過第一鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ila)和第二鋁合金結(jié)構(gòu)件(Ilb)上的定位孔用螺絲將勵(lì)磁源(14)、第一直角導(dǎo)腳(12a)和第二直角導(dǎo)腳(12b)固定起來，通過螺絲將第一導(dǎo)磁靴(13a)固定在第一直角導(dǎo)腳(12a)上、第二導(dǎo)磁靴(13b)固定在第二直角導(dǎo)腳(12b)上；信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊(2)包括前置放大電路(21 )，放大電路(22)，功率放大電路(23)，調(diào)制信號(hào)輸入端口(24)，前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口(25)； 信號(hào)處理及調(diào)制模塊(3)包括主信號(hào)放大電路(31)，采樣電路(32)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(33)，主控制器(34)，信號(hào)調(diào)制電路(35)，調(diào)制信號(hào)輸出端口(36)，前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口(37)； 信號(hào)預(yù)接收處理及功率放大模塊(2)和信號(hào)處理及調(diào)制模塊(3)分別用螺絲固定在儀器安裝盒(51)殼體底部的定位螺柱上，放大電路(22)和主信號(hào)放大電路(31)通過前置預(yù)放大信號(hào)輸出端口(25)與前置預(yù)放大信號(hào)輸入端口(37)相連；信號(hào)調(diào)制電路(35)和功率放大電路(23)通過調(diào)制信號(hào)輸出端口(36)與調(diào)制信號(hào)輸入端口(24)相連；功率放大電路(23)的輸出信號(hào)通過導(dǎo)線直接與儀器發(fā)射信號(hào)連接端口(53a)相連，儀器接收信號(hào)連接端口(53b)通過導(dǎo)線直接與前置放大電路(21)的輸入相連； 探頭適配器(4)包括探頭發(fā)射信號(hào)連接端口(41a)，探頭接收信號(hào)連接端口(41b)，發(fā)射探頭連接端口( 42a )，接收探頭連接端口( 42b )，發(fā)射探頭(43a )，接收探頭(43b ); 發(fā)射探頭(43a)和接收探頭(43b)分別連接在發(fā)射探頭連接端口(42a)和接收探頭連接端口(42b)上，發(fā)射探頭連接端口(42a)、接收探頭連接端口(42b)在電路板上分別與探頭發(fā)射信號(hào)連接端口(41a)、探頭接收信號(hào)連接端口(41b)直接相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁超聲裝置，信號(hào)處理及調(diào)制模塊和信號(hào)預(yù)接收及功率放大模塊直接安裝固定在該裝置儀器安裝盒底部殼體上；儀器發(fā)射信號(hào)連接端口與信號(hào)預(yù)放大及功率放大電路中的功率放大電路輸出相連；儀器接收信號(hào)連接端口與信號(hào)預(yù)放大及功率放大電路中的前置放大電路輸入相連；勵(lì)磁磁化模塊通過定位孔用螺絲將各部件固定；儀器發(fā)射信號(hào)連接端口和儀器接收信號(hào)連接端口都直接固定在該裝置儀器安裝盒前蓋上。該裝置不需要耦合介質(zhì)，并且能夠在具有高效率的同時(shí)提供較長(zhǎng)檢測(cè)距離和檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01N29/34GK102645487SQ20121014219
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者樊灃, 王子成, 高源 申請(qǐng)人:武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司