超高溫電磁超聲傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種超高溫電磁超聲傳感器。超高溫電磁超聲傳感器包括：殼體；傳感器組件，設(shè)置在殼體的內(nèi)部；隔熱結(jié)構(gòu)，設(shè)置在殼體的內(nèi)部并位于殼體與傳感器組件之間；其中，超高溫電磁超聲傳感器指的是能夠檢測溫度小于等于750℃的待檢設(shè)備的電磁超聲傳感器。由于設(shè)有位于傳感器組件與殼體之間的隔熱結(jié)構(gòu)，當(dāng)應(yīng)用該超高溫電磁超聲傳感器檢測高溫設(shè)備時，隔熱結(jié)構(gòu)能夠在一定時間內(nèi)延緩高溫設(shè)備的熱量傳導(dǎo)至殼體內(nèi)部，從而保護(hù)位于殼體內(nèi)部的磁鐵、線圈等傳感器組件免受高溫?fù)p壞，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度較高的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的功能。
【專利說明】
超高溫電磁超聲傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及超聲波無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超高溫電磁超聲 傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)用于石油、化工、天然氣、核電等工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，比如管道、壓力容器等，經(jīng)常 工作在高溫高壓環(huán)境中。如何保障上述設(shè)備安全可靠地長期運(yùn)行具有非常重要的意義。近 來，由于上述在役設(shè)備因失效而引發(fā)的事故數(shù)量在逐年增加，迫切需要對高溫在役設(shè)備進(jìn) 行準(zhǔn)確可靠的質(zhì)量檢驗(yàn)。
[0003] 目前，在高溫條件下應(yīng)用的無損檢測技術(shù)有紅外熱成像技術(shù)、超聲檢測技術(shù)及激 光超聲檢測技術(shù)等。紅外熱成像技術(shù)是利用材料的熱彈效應(yīng)，主要應(yīng)用于高溫壓力容器熱 傳導(dǎo)的在線檢測或者對常溫壓力容器的高應(yīng)力集中部位檢測。但這種方法對儀器、環(huán)境和 待測設(shè)備的被檢表面要求苛刻，目前還不適用于現(xiàn)場應(yīng)用。
[0004] 超聲檢測技術(shù)通常用壓電超聲傳感器配合高溫耦合劑來實(shí)現(xiàn)對高溫設(shè)備的檢測， 但這種方法對壓電探頭和耦合劑都提出了獨(dú)特的要求，且由于耦合劑的不穩(wěn)定性導(dǎo)致不能 保證檢測的穩(wěn)定性和可靠性。
[0005] 激光超聲技術(shù)不需要耦合劑，可探測微小缺陷，但能量轉(zhuǎn)換效率低且激光超聲信 號檢測靈敏多不高。電磁超聲在檢測時無需耦合劑，可實(shí)現(xiàn)非接觸檢測，且具有對材料表面 要求低、安全便捷等特點(diǎn)，是目前較為理想的高溫檢測方法。然而，由于電磁超聲傳感器內(nèi) 部的永磁鐵等柱形磁鐵和高頻線圈的工作溫度有限，采用漆包線繞制或是PCB印刷的線圈 耐溫一般不超過300°C。常規(guī)電磁超聲傳感器不能夠直接用于高溫檢測，這很大程度上制約 了電磁超聲傳感器在高溫檢測中的應(yīng)用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種超高溫電磁超聲傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 的電磁超聲傳感器難以檢測高溫設(shè)備的問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種超高溫電磁超聲傳感器，超高溫電磁 超聲傳感器包括:殼體;傳感器組件，設(shè)置在殼體的內(nèi)部;隔熱結(jié)構(gòu)，設(shè)置在殼體的內(nèi)部并位 于殼體與傳感器組件之間；其中，超高溫電磁超聲傳感器指的是能夠檢測溫度小于等于750 °C的待檢設(shè)備的電磁超聲傳感器。
[0008] 進(jìn)一步地，隔熱結(jié)構(gòu)包括隔熱套筒，隔熱套筒具有底壁和與底壁連接的側(cè)壁，底壁 與側(cè)壁形成用于安裝傳感器組件的安裝槽。
[0009] 進(jìn)一步地，傳感器組件包括磁鐵及線圈組件和信號接頭，安裝槽為階梯槽，安裝槽 具有沿槽深方向依次連通且槽面積依次減小的第一槽段和第二槽段，信號接頭通過接頭安 裝座安裝在第一槽段內(nèi)，磁鐵及線圈組件安裝在第二槽段內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步地，磁鐵及線圈組件包括:磁鐵;線圈；磁鐵安裝座，具有用于安裝磁鐵的磁 鐵安裝槽和用于安裝線圈的線圈安裝槽，磁鐵安裝槽和線圈安裝槽分別對應(yīng)設(shè)置在磁鐵安 裝座的相對的兩側(cè)。
[0011] 進(jìn)一步地，隔熱結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在隔熱套筒的外側(cè)并與隔熱套筒連接的環(huán)形凸 緣，環(huán)形凸緣位于隔熱套筒的與底壁相對的一端，隔熱結(jié)構(gòu)通過環(huán)形凸緣與殼體連接。
[0012] 進(jìn)一步地，殼體包括端蓋和與端蓋連接的容納腔，通過端蓋將隔熱結(jié)構(gòu)壓緊在容 納腔內(nèi)。
[0013] 進(jìn)一步地，超高溫電磁超聲傳感器還包括鎖緊件，端蓋具有軸向通孔，軸向通孔為 階梯孔，軸向通孔具有順次連通且孔徑依次增大的第一孔段、第二孔段和第三孔段，傳感器 組件的信號接頭位于第一孔段和第二孔段內(nèi)，一部分的用于安裝信號接頭的接頭安裝座位 于第三孔段內(nèi)。
[0014] 進(jìn)一步地，端蓋具有沿端蓋的軸向貫通設(shè)置的一個或者多個第一連接孔，隔熱結(jié) 構(gòu)的環(huán)形凸緣具有與第一連接孔對應(yīng)的第二連接孔，容納腔具有與第一連接孔對應(yīng)設(shè)置的 第三連接孔，鎖緊件分別通過第一連接孔、第二連接孔和第三連接孔連接端蓋、隔熱結(jié)構(gòu)以 及容納腔。
[0015] 進(jìn)一步地，隔熱結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在殼體的內(nèi)壁面和傳感器組件的外周之間的空氣 隔層。
[0016] 進(jìn)一步地，殼體包括端蓋，超高溫電磁超聲傳感器還包括:延長桿;握持手柄，延長 桿的第一端與端蓋連接，延長桿的第二端與握持手柄連接。
[0017]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，由于設(shè)有位于傳感器組件與殼體之間的隔熱結(jié)構(gòu)， 當(dāng)應(yīng)用該超高溫電磁超聲傳感器檢測高溫設(shè)備時，隔熱結(jié)構(gòu)能夠在一定時間內(nèi)延緩高溫設(shè) 備的熱量傳導(dǎo)至殼體內(nèi)部，從而保護(hù)位于殼體內(nèi)部的磁鐵、線圈等傳感器組件免受高溫?fù)p 壞，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度較高的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的功能。
【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用 新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。 在附圖中：
[0019] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超高溫電磁超聲傳感器的實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020]圖2示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器的部分立體結(jié)構(gòu)示意圖（未示出延長桿和 握持手柄）；
[0021]圖3示出了圖2的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4示出了圖2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器檢測待檢設(shè)備的部分結(jié)構(gòu)示意圖（僅示出 了待檢設(shè)備、空氣隔層和隔熱套筒的底壁）；
[0024] 圖6示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器的設(shè)計(jì)方法的流程圖；
[0025]圖7a示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器對溫度為700Γ的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的 檢測結(jié)果示意圖；
[0026]圖7b示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器對溫度為750°C的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的 檢測結(jié)果示意圖；
[0027]圖8a示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器對由TP347H制成的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的 檢測信號圖；以及
[0028]圖8b示出了圖1的超高溫電磁超聲傳感器對由Q235制成的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的檢 測信號圖。
[0029] 其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：
[0030] 10、殼體；11、端蓋；111、軸向通孔；12、容納腔；20、磁鐵及線圈組件；21、磁鐵;22、 線圈；23、磁鐵安裝座;30、信號接頭;40、握持手柄;50、鎖緊件;60、隔熱結(jié)構(gòu);61、隔熱套筒； 611、底壁;612、側(cè)壁;613、安裝槽;6131、第一槽段;6132、第二槽段;62、環(huán)形凸緣;63、空氣 隔層;70、接頭安裝座;80、延長桿;100、待測設(shè)備;200、傳感器組件。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0032] 本實(shí)用新型及本實(shí)用新型的實(shí)施例中，高溫設(shè)備指的是溫度在300°C至750°C之內(nèi) 的設(shè)備，超高溫電磁超聲傳感器指的是能夠檢測溫度小于等于750°C的待檢設(shè)備的電磁超 聲傳感器。
[0033] 由于超高溫電磁超聲傳感器內(nèi)部的永磁鐵和高頻線圈的工作溫度有限，現(xiàn)有技術(shù) 的電磁超聲傳感器不能夠直接用于高溫設(shè)備的檢測，這很大程度上制約了電磁超聲傳感器 在高溫檢測中的應(yīng)用。為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種超高溫電磁超聲傳感器。 [0034] 實(shí)施例一
[0035] 如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，超高溫電磁超聲傳感器包括殼體10、 傳感器組件200和隔熱結(jié)構(gòu)60。傳感器組件200包括磁鐵及線圈組件20和信號接頭30。磁鐵 及線圈組件20設(shè)置在殼體10的內(nèi)部;信號接頭30與磁鐵及線圈組件20的線圈接頭連接；隔 熱結(jié)構(gòu)60設(shè)置在殼體10的內(nèi)部并位于殼體10與磁鐵及線圈組件20之間。
[0036]通過上述設(shè)置，隔熱結(jié)構(gòu)60能夠在一定時間內(nèi)延緩高溫設(shè)備的熱量傳導(dǎo)至殼體10 內(nèi)部，從而保護(hù)位于殼體10內(nèi)部的磁鐵及線圈組件20等傳感器組件200免受高溫?fù)p壞，這 樣，當(dāng)應(yīng)用該超高溫電磁超聲傳感器檢測高溫設(shè)備時，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度較高的待檢設(shè)備進(jìn) 行檢測的功能；另外，設(shè)置隔熱結(jié)構(gòu)60能夠阻止熱量快速傳遞至超高溫電磁超聲傳感器的 遠(yuǎn)離待檢設(shè)備的一端，避免傷害操作人員，從而提高了超高溫電磁超聲傳感器檢測時的操 作安全性。
[0037]具體地，如圖2至圖4所示，殼體10包括端蓋11和與端蓋11連接的容納腔12,通過端 蓋11將隔熱結(jié)構(gòu)60壓緊在容納腔12內(nèi)。容納腔12為具有中空部的柱狀體。該柱狀體由不銹 鋼材料制成。該柱狀體的內(nèi)徑為33mm、外徑為43mm、高度尺寸為33mm。磁鐵及線圈組件20和 隔熱結(jié)構(gòu)60均位于上述柱狀體的內(nèi)部。
[0038]如圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，隔熱結(jié)構(gòu)60包括隔熱套筒61。隔熱套筒61 具有底壁611和與底壁611連接的側(cè)壁612。其中，底壁611與側(cè)壁612圍成用于安裝磁鐵及線 圈組件20和信號接頭30的安裝槽613。
[0039]具體地，安裝槽613為階梯槽。安裝槽613具有沿槽深方向依次連通且槽面積依次 減小的第一槽段6131和第二槽段6132。信號接頭30通過接頭安裝座70安裝在第一槽段6131 內(nèi)，磁鐵及線圈組件20安裝在第二槽段6132內(nèi)。
[0040]信號接頭30可選用Lemo EZG型OB系列直式插頭或者現(xiàn)有技術(shù)中的其它型號的插 頭。接頭安裝座70由聚酰亞胺制成。接頭安裝座70為長28mm、寬14mm、高7mm的長方體。接頭 安裝座70具有用于安裝信號接頭30的安裝孔，該安裝孔為盲孔。
[0041] 具體地，隔熱套筒61的外徑尺寸為31mm、內(nèi)徑尺寸為25mm、高度尺寸為32mm。隔熱 套筒61的底壁611的厚度尺寸為2mm。
[0042] 可選地，為了確保隔熱套筒61具有耐高溫且隔熱的性能，包括隔熱套筒61的上述 隔熱結(jié)構(gòu)60由氧化鋯制成。當(dāng)然，還可以將隔熱套筒61由其他絕熱隔熱材料制成。只要是采 用具有耐高溫及隔熱性能的材料制成的隔熱套筒61均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。 [0043]如圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，磁鐵及線圈組件20包括磁鐵21、線圈22和 磁鐵安裝座23。磁鐵安裝座23具有用于安裝磁鐵21的磁鐵安裝槽和用于安裝線圈22的線圈 安裝槽。磁鐵安裝槽和線圈安裝槽分別對應(yīng)設(shè)置在磁鐵安裝座23的相對的兩側(cè)。
[0044] 具體地，磁鐵21為高度尺寸為30mm、直徑為22mm的圓柱體。磁鐵21由釹鐵硼材料制 成。磁鐵安裝座23也為圓柱體。該圓柱狀的磁鐵安裝座23的外徑為25mm、高度尺寸為8_。其 中，磁鐵安裝座23具有相對設(shè)置的第一端和第二端，為了方便安裝磁鐵及線圈組件20等部 件，磁鐵安裝座23的第一端設(shè)有直徑為22mm、深度尺寸為5.7mm的磁鐵安裝槽。磁鐵安裝座 23的第二端開有直徑20_、深度尺寸為0.3mm的線圈安裝槽。磁鐵安裝槽的槽底與線圈安裝 槽的槽底之間具有一定厚度的預(yù)設(shè)距離。
[0045] 另外，本實(shí)用新型的超高溫電磁超聲傳感器還包括由導(dǎo)體材料制成的電磁屏蔽 層。電磁屏蔽層套設(shè)在磁鐵21的端部。當(dāng)需要裝配超高溫電磁超聲傳感器時，操作人員首先 將裝有電磁屏蔽層的磁鐵21的一端插入磁鐵安裝槽內(nèi)，線圈22通過粘結(jié)劑裝入位于磁鐵安 裝座23下部的線圈安裝槽內(nèi)；接著將上述裝配好的磁鐵及線圈組件20的整體結(jié)構(gòu)裝入隔熱 套筒61的安裝槽613內(nèi)。
[0046] 超高溫電磁超聲傳感器還包括引線和線圈接頭。線圈22的直徑為20mm。信號接頭 30通過線圈接頭與線圈22連接。具體地，將信號接頭30的針腳插入線圈接頭中，通過焊錫焊 接將兩者連通，并將其安裝于接頭安裝座70上。
[0047] 線圈22采用耐高溫的柔性PCB板制作而成。該柔性PCB板在外力作用下可彎曲。 [0048]如圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，為了便于連接隔熱結(jié)構(gòu)60與殼體10。隔熱 結(jié)構(gòu)60還包括設(shè)置在隔熱套筒61的外側(cè)并與隔熱套筒61連接的環(huán)形凸緣62。環(huán)形凸緣62位 于隔熱套筒61的與底壁611相對的一端，隔熱結(jié)構(gòu)60通過環(huán)形凸緣62與殼體10連接。
[0049] 為了方便加工、制造和裝配，隔熱套筒61和環(huán)形凸緣62為一體成型的結(jié)構(gòu)件。當(dāng) 然，在附圖未示出的實(shí)施例中，還可以根據(jù)需要將隔熱套筒61和環(huán)形凸緣62分體設(shè)置。
[0050] 如圖2和圖4所示，端蓋11設(shè)置在殼體10的遠(yuǎn)離待測設(shè)備的一端。
[0051] 如圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，超高溫電磁超聲傳感器還包括鎖緊件50。 端蓋11具有軸向通孔111，軸向通孔111為階梯孔。軸向通孔111具有順次連通且孔徑依次增 大的第一孔段、第二孔段和第三孔段。信號接頭30位于第一孔段和第二孔段內(nèi)，一部分的用 于安裝信號接頭30的接頭安裝座70位于第三孔段內(nèi)。
[0052]端蓋11具有沿端蓋11的軸向貫通設(shè)置的多個第一連接孔。隔熱結(jié)構(gòu)60的環(huán)形凸緣 62具有與第一連接孔對應(yīng)的第二連接孔，殼體10具有與第一連接孔對應(yīng)設(shè)置的第三連接 孔，鎖緊件50分別通過第一連接孔、第二連接孔和第三連接孔連接端蓋11、隔熱結(jié)構(gòu)60以及 容納腔12。
[0053]具體地，端蓋11由不銹鋼材料制成。端蓋11具有一體成型的第一管段和第二管段。 第一管段的直徑小于第二管段的直徑，第一管段和第二管段均為具有中空部的圓柱體。第 一管段的中空部和第二管段的中空部形成上述的軸向通孔111。第二管段上沿周向間隔設(shè) 置有四個沿軸向貫通設(shè)置的第一連接孔。該第一連接孔為臺階孔。相對應(yīng)地，環(huán)形凸緣62具 有沿軸向貫通設(shè)置的與上述四個第一連接孔一一對應(yīng)設(shè)置的四個第二連接孔，該第二連接 孔為螺紋間隙孔。圓柱狀的殼體10上沿周向間隔設(shè)置有與上述四個第一連接孔對應(yīng)設(shè)置的 四個第三連接孔，該第三連接孔為螺紋孔。
[0054] 可選地，鎖緊件50為螺釘。
[0055]螺釘分別通過第一連接孔、第二連接孔和第三連接孔將端蓋11、隔熱結(jié)構(gòu)60以及 容納腔12連接為一個整體結(jié)構(gòu)。
[0056]通過上述設(shè)置，可以將隔熱結(jié)構(gòu)60和磁鐵及線圈組件20等部件均封裝在殼體10內(nèi) 部。因此，整個超高溫電磁超聲傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、占據(jù)空間較小。
[0057]為了保證隔熱及耐高溫的效果，如圖4和圖5所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，隔熱 結(jié)構(gòu)60還包括設(shè)置在殼體10的內(nèi)壁面和隔熱套筒61的外周之間的空氣隔層63。
[0058] 可選地，空氣隔層63的厚度為1mm。
[0059] 上述設(shè)置中，當(dāng)超高溫電磁超聲傳感器處于使用狀態(tài)時，空氣隔層63位于高溫待 測設(shè)備100和隔熱套筒61的底壁611之間以及側(cè)壁612與容納腔12的內(nèi)壁之間。其中，通過空 氣隔層63隔絕隔熱套筒61的底壁611和高溫待測設(shè)備，避免底壁611直接和高溫待測設(shè)備接 觸，提高了隔熱套筒61的隔熱能力。
[0060] 如圖1所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，超高溫電磁超聲傳感器還包括延長桿80和 握持手柄40。延長桿80的弟一?而與?而蓋11連接，延長桿80的弟_而與握持手柄40連接。
[0061 ] 具體地，延長桿80由硬錯合金制成。延長桿80為內(nèi)徑25mm、外徑32mm、長度300mm的 管狀結(jié)構(gòu)，使得與信號接頭30連接的信號線等可以位于其中，避免信號線等裸露在殼體10 外部。延長桿80的一端具有與端蓋11螺紋連接的螺紋孔。
[0062]當(dāng)然，延長桿80與端蓋11的連接不限于以上的方式，還可以根據(jù)需要采取卡接等 方式將延長桿80與端蓋11連接。
[0063 ]握持手柄40可以為中空的管狀結(jié)構(gòu)。為方便操作人員持握，確保操作人員的安全， 在握持手柄40的外周可以設(shè)置絕熱層和手墊。
[0064]可選地，握持手柄40由橡膠材料制成。管狀結(jié)構(gòu)的握持手柄40的內(nèi)徑為3 Imm、外徑 為39mm〇
[0065] 本實(shí)用新型還提供了一種超高溫電磁超聲傳感器的裝配方法。裝配方法采用上述 的超高溫電磁超聲傳感器進(jìn)行裝配，裝配方法包括將隔熱結(jié)構(gòu)60設(shè)置在殼體10的容納腔12 和裝配好的磁鐵及線圈組件20之間。
[0066] 如圖1和圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，超高溫電磁超聲傳感器的裝配過程 具體如下所述：
[0067] (1)首先一體成型的隔熱套筒61和環(huán)形凸緣62安裝于容納腔12內(nèi)部，環(huán)形凸緣62 卡在容納腔12的上端面上，隔熱套筒61位于圓柱狀的容納腔12的中空部內(nèi)，隔熱套筒61的 底壁611與容納腔12的下端面之間的距離差形成空氣隔層。其中，底壁611由2_厚的隔熱材 料制成。上述設(shè)置中，底壁611和空氣隔層63形成具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的隔熱結(jié)構(gòu)60。
[0068] (2)接著，裝配好的磁鐵及線圈組件20裝入隔熱套筒61的安裝槽613內(nèi)。
[0069] (3)端蓋11安裝在環(huán)形凸緣62上，信號接頭30由端蓋11的軸向通孔內(nèi)伸出并與外 部的信號線連接，容納腔12、端蓋11以及一體成型的隔熱套筒61和環(huán)形凸緣62通過作為鎖 緊件50的螺釘連接為一個整體。
[0070] (4)延長桿80帶內(nèi)螺紋的一端與端蓋11螺紋連接，延長桿80的另一端安裝握持手 柄40。
[0071] 本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如圖6所示，上述的超高溫電磁超聲傳感器的獲取方法， 也就是設(shè)計(jì)方法可以包括以下步驟：
[0072] (1)選取隔熱材料；
[0073] 根據(jù)超高溫電磁超聲傳感器工作的高溫環(huán)境的耐熱要求，選擇耐高溫的隔熱材 料，該隔熱材料必須具有一定的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、可重用性等?？蛇x取的隔熱材料包括陶瓷 纖維、玻璃纖維、氧化鋯、氧化鋁或其他符合材料。
[0074] (2)利用超高溫電磁超聲傳感器允許的提離高度獲取隔熱結(jié)構(gòu)60;
[0075] 在利用超高溫電磁超聲傳感器允許的提離高度獲取隔熱結(jié)構(gòu)60的步驟中，獲取方 法還包括以下步驟:隔熱結(jié)構(gòu)60的厚度小于或者等于提離高度，其中，提離高度指的是超高 溫電磁超聲傳感器的線圈的朝向待測設(shè)備的一側(cè)與待測設(shè)備的待檢表面之間的距離。
[0076] 具體地，隔熱結(jié)構(gòu)60包括隔熱套筒61和設(shè)置在殼體10的內(nèi)壁面和磁鐵及線圈組件 20的外周之間的空氣隔層63,采用隔熱套筒61和空氣隔層63組成的隔熱結(jié)構(gòu)60,隔熱性能 較好，且能夠滿足耐熱設(shè)計(jì)要求。
[0077] (3)驗(yàn)證隔熱結(jié)構(gòu)的可行性；
[0078]操作人員可以建立高溫條件下隔熱結(jié)構(gòu)60的熱傳導(dǎo)模型，利用所選隔熱材料的相 關(guān)性能參數(shù)，對其熱傳導(dǎo)過程進(jìn)行仿真計(jì)算，從而驗(yàn)證隔熱結(jié)構(gòu)60是否可行。
[0079] (4)驗(yàn)證隔熱結(jié)構(gòu)60的隔熱性能；
[0080]設(shè)計(jì)高溫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所選隔熱材料的隔熱性能及隔熱結(jié)構(gòu)的可行性。如果隔 熱結(jié)構(gòu)60的隔熱性能難以滿足實(shí)際要求，則重新選擇隔熱材料并設(shè)計(jì)超高溫電磁超聲傳感 器。
[0081] (5)設(shè)計(jì)超高溫電磁超聲傳感器的整體結(jié)構(gòu)，從而形成上述的超高溫電磁超聲傳 感器。
[0082] 其中，隔熱結(jié)構(gòu)60的熱傳導(dǎo)模型需要滿足下述的導(dǎo)熱微分方程： Ci , Ο?
[0083] /r- (τ cr'. .，
[0084] 其中，t代表溫度，τ代表傳熱時間，P為隔熱材料的密度，c為隔熱材料的比熱容，λ 為隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0085] 上述導(dǎo)熱微分方程需要滿足的初始條件為：
[0086] t(x,y,z,0)=to；
[0087] 上述導(dǎo)熱微分方程需要滿足的邊界條件為：
[0088]
[0089] 其中，δ是熱傳導(dǎo)模型在χ方向上的厚度，tw，tf分別是界面溫度和環(huán)境溫度，x方向 指的是提離高度的方向，界面溫度指的是隔熱結(jié)構(gòu)60的朝向線圈的一側(cè)的側(cè)面的溫度。
[0090] 具體地，上述隔熱結(jié)構(gòu)60的熱傳導(dǎo)模型可簡化為一維單層平壁或一維多層平壁， 熱量在熱傳導(dǎo)模型中的傳遞過程為非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)。另外，上述的導(dǎo)熱微分方程為一維無內(nèi) 熱源的非穩(wěn)態(tài)的導(dǎo)熱微分方程。
[0091] 圖7a和圖7b分別示出了本實(shí)用新型的超高溫電磁超聲傳感器對溫度為700°C和 750°C的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的檢測信號圖。圖7a和圖7b中，橫坐標(biāo)為時間，單位為ys;縱坐標(biāo) 為幅值(即電壓的波動值），單位為V。
[0092 ]具體地，待測設(shè)備由430不銹鋼材料制成，厚度為I Omm。如圖7a和圖7b所示，上述的 超聲波電磁超聲傳感器可以對溫度處于700°C和750°C的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測。
[0093]本實(shí)用新型實(shí)施例的超聲波電磁超聲傳感器也可以對溫度處于300 °C的待檢設(shè)備 進(jìn)行檢測。
[0094]圖8a和圖8b分別示出了本實(shí)用新型的超高溫電磁超聲傳感器在室溫下（25°C)對 不同材質(zhì)制成的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的檢測信號圖。其中，橫坐標(biāo)為時間，單位為ys;縱坐標(biāo) 為幅值(即電壓的波動值），單位為V。
[0095]圖8a中，待測設(shè)備由TP347H材料制成；圖8b中，待檢設(shè)備由Q235材料制成。
[0096]由圖8a和圖8b所示，本實(shí)用新型的電磁超聲傳感器可以對由TP347H、Q235等不同 材料制成的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測。
[0097]采用上述方法獲得的超高溫電磁超聲傳感器，能夠有效阻止高溫快速傳導(dǎo)至超高 溫電磁超聲傳感器內(nèi)部損壞傳感器，保護(hù)了內(nèi)部元件免受高溫?fù)p壞，這樣，當(dāng)應(yīng)用該超高溫 電磁超聲傳感器檢測高溫設(shè)備時，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度較高的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的功能；另外， 設(shè)置隔熱結(jié)構(gòu)60能夠阻止熱量快速傳遞至超高溫電磁超聲傳感器的遠(yuǎn)離待檢設(shè)備的一端， 避免傷害操作人員，從而提高了超高溫電磁超聲傳感器檢測時的操作安全性，有效地實(shí)現(xiàn) 了超高溫電磁超聲傳感器的高溫檢測。
[0098] 實(shí)施例二
[0099]本實(shí)用新型的實(shí)施例二中，實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，隔熱結(jié)構(gòu)60為設(shè)置 在殼體10的朝向待測設(shè)備的一側(cè)的一層或者多層隔熱墊。隔熱墊與殼體10固定連接。該隔 熱墊由耐高溫材料制成。隔熱墊的外形與殼體10的內(nèi)部形狀相適配。
[0100] 從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：隔熱 結(jié)構(gòu)能夠在一定時間內(nèi)延緩高溫設(shè)備的熱量傳導(dǎo)至殼體內(nèi)部，從而保護(hù)位于殼體內(nèi)部的磁 鐵及線圈組件等部件免受高溫?fù)p壞，這樣，當(dāng)應(yīng)用該超高溫電磁超聲傳感器檢測高溫設(shè)備 時，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度較高的待檢設(shè)備進(jìn)行檢測的功能；另外，設(shè)置隔熱結(jié)構(gòu)能夠阻止熱量快 速傳遞至超高溫電磁超聲傳感器的遠(yuǎn)離待檢設(shè)備的一端，避免傷害操作人員，從而提高了 超高溫電磁超聲傳感器檢測時的操作安全性。
[0101] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述超高溫電磁超聲傳感器包括： 殼體(10); 傳感器組件(200 )，設(shè)置在所述殼體(10)的內(nèi)部； 隔熱結(jié)構(gòu)（60)，設(shè)置在所述殼體（10)的內(nèi)部并位于所述殼體（10)與所述傳感器組件 (200)之間； 其中，所述超高溫電磁超聲傳感器指的是能夠檢測溫度小于等于750°C的待檢設(shè)備的 電磁超聲傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述隔熱結(jié)構(gòu)(60)包括 隔熱套筒(61)，所述隔熱套筒(61)具有底壁(611)和與所述底壁(611)連接的側(cè)壁(612)，所 述底壁(611)與所述側(cè)壁(612)形成用于安裝所述傳感器組件(200)的安裝槽(613)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述傳感器組件（200) 包括磁鐵及線圈組件(20)和信號接頭(30)，所述安裝槽(613)為階梯槽，所述安裝槽(613) 具有沿槽深方向依次連通且槽面積依次減小的第一槽段(6131)和第二槽段(6132)，所述信 號接頭(30)通過接頭安裝座(70)安裝在所述第一槽段(6131)內(nèi)，所述磁鐵及線圈組件(20) 安裝在所述第二槽段(6132)內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述磁鐵及線圈組件 (20)包括： 磁鐵(21); 線圈（22); 磁鐵安裝座(23)，具有用于安裝所述磁鐵(21)的磁鐵安裝槽和用于安裝所述線圈（22) 的線圈安裝槽，所述磁鐵安裝槽和所述線圈安裝槽分別對應(yīng)設(shè)置在所述磁鐵安裝座(23)的 相對的兩側(cè)。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述隔熱結(jié)構(gòu)(60)還包 括設(shè)置在所述隔熱套筒(61)的外側(cè)并與所述隔熱套筒(61)連接的環(huán)形凸緣(62)，所述環(huán)形 凸緣(62)位于所述隔熱套筒(61)的與所述底壁(611)相對的一端，所述隔熱結(jié)構(gòu)（60)通過 所述環(huán)形凸緣(62)與所述殼體(10)連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述殼體 (10)包括端蓋(11)和與所述端蓋(11)連接的容納腔（12)，通過所述端蓋(11)將所述隔熱結(jié) 構(gòu)(60)壓緊在所述容納腔(12)內(nèi)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述超高溫電磁超聲傳 感器還包括鎖緊件(50 )，所述端蓋(11)具有軸向通孔(111 )，所述軸向通孔(111)為階梯孔， 所述軸向通孔(111)具有順次連通且孔徑依次增大的第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述 傳感器組件(200)的信號接頭(30)位于所述第一孔段和所述第二孔段內(nèi)，一部分的用于安 裝所述信號接頭(30)的接頭安裝座(70)位于所述第三孔段內(nèi)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述端蓋(11)具有沿所 述端蓋（11)的軸向貫通設(shè)置的一個或者多個第一連接孔，所述隔熱結(jié)構(gòu)（60)的環(huán)形凸緣 (62)具有與所述第一連接孔對應(yīng)的第二連接孔，所述容納腔（12)具有與所述第一連接孔對 應(yīng)設(shè)置的第三連接孔，所述鎖緊件(50)分別通過所述第一連接孔、所述第二連接孔和所述 第三連接孔連接所述端蓋(11)、所述隔熱結(jié)構(gòu)(60)以及所述容納腔(12)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述隔熱 結(jié)構(gòu)(60)還包括設(shè)置在所述殼體（10)的內(nèi)壁面和所述傳感器組件(200)的外周之間的空氣 隔層(63)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超高溫電磁超聲傳感器，其特征在于，所述殼體 (10)包括端蓋(11 )，所述超高溫電磁超聲傳感器還包括： 延長桿(80); 握持手柄(40)，所述延長桿(80)的第一端與所述端蓋（11)連接，所述延長桿(80)的第 二端與所述握持手柄(40)連接。
【文檔編號】G01N29/24GK205538844SQ201620111748
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】鄭陽, 鄭暉, 張宗健, 譚繼東, 李素軍
【申請人】中國特種設(shè)備檢測研究院