一種電磁超聲傳感器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種電磁超聲傳感器，包括電磁鐵（101）、發射和接收線圈（100）、被測金屬（102），電磁鐵（101）粘貼在發射和接收線圈（100）上，發射和接收線圈（100）放置在被測金屬（102）上，電磁超聲傳感器的激勵電源（103）包括依次相連的信號發生電路（200）、脈沖串控制電路（201）、功率放大電路（202）、阻抗匹配電路（203），阻抗匹配電路（203）的輸出與發射線圈相連。實施本實用新型專利技術的有益效果是：能夠根據待檢金屬的不同情況，實現激勵電源產生的激勵信號的脈沖串個數、頻率、相位均可調，且通過阻抗匹配電路使發射功率最大化，使得電磁超聲傳感器的電磁超聲轉換效率實現最大化。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電磁超聲無損探傷
，更具體地說，涉及一種電磁超聲傳感器。
技術介紹
電磁超聲傳感器(EMAT)是一種新型的超聲發射接收裝置。電磁超聲產生和接收的過程具有換能器和媒質表面非接觸、無需加入聲耦合劑、重復性好、檢測速度高等優點。通過改變外加偏轉磁場的大小和方向、高頻電流的大小和頻率、線圈的形狀和尺寸可以控制EMAT產生沿被測物傳播的超聲波。利用電磁超聲傳感器可實現表面裂紋和腐蝕檢測，并且可以實現地下埋管及接地網材料等不開挖狀態下的長距離檢測。但由于電磁超聲的轉換效率非常低，對大功率的脈沖功率放大器以及高頻高靈敏度的超聲接收器等要求很高，而實現這些要求又存在著一些很難克服的問題。高頻大功率脈沖放大器要實現電壓超過lkV，電流超過50A，頻率達到IMHz以上的要求就十分困難。而對于接收器，在頻率達到IMHz以上，放大倍數達到60dB以上，又要保證一定的精度就有一定難度。因此設計電磁超聲的轉換效率高的電磁超聲傳感器是非常必要的。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述電磁超聲的轉換效率低的缺陷，提供一種電磁超聲傳感器。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是:一種電磁超聲傳感器，包括電磁鐵、發射和接收線圈、被測金屬，電磁鐵粘貼在發射和接收線圈上，發射和接收線圈放置在被測金屬上，電磁超聲傳感器的激勵電源包括依次相連的信號發生電路、脈沖串控制電路、功率放大電路、阻抗匹配電路，阻抗匹配電路的輸出與發射線圈相連。所述信號發生電路由DDS芯片構成，DDS芯片由單片機進行控制。單片機控制可編程邏輯器件對DDS芯片輸出的脈沖串個數、相位和頻率進行設定。實施本技術的一種電磁超聲傳感器，具有以下有益效果:能夠根據待檢金屬的不同情況，實現激勵電源產生的激勵信號的脈沖串個數、頻率、相位均可調，且通過阻抗匹配電路使發射功率最大化，使得電磁超聲傳感器的電磁超聲轉換效率實現最大化。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本技術作進一步說明，附圖中:圖1是本技術一實施例的一種電磁超聲傳感器結構圖；圖2是本技術一實施例的激勵電源結構圖；圖3是本技術一實施例的功率放大電路和阻抗匹配電路圖。具體實施方式為了對本技術的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本技術的具體實施方式。如圖1所示，本技術一實施例的電磁超聲傳感器，包括發射接收線圈100、電磁鐵101、被檢金屬102，發射接收線圈100放置于被檢金屬102上，電磁鐵101粘在發射接收線圈100上。電磁鐵101采用稀土材料釹鐵硼制成，同時為了增強磁場的強度及均勻性，選用二磁路提供偏置磁場。發射接收線圈100制作技術采用排線技術。如圖2所示，本技術一實施例的電磁超聲傳感器的激勵電源103包括:依次相連的信號發生電路200、脈沖串控制電路201、功率放大電路202、阻抗匹配電路203，阻抗匹配電路203的輸出與發射線圈相連。所述信號發生電路200包括DDS芯片AD9850，其產生的脈沖信號頻率和脈沖個數由單片機對DDS芯片AD9850進行控制。單片機控制可編程邏輯控件MAX7064完成脈沖串個數、頻率、相位的設定。實現根據待檢金屬的裂紋和/或腐蝕情況確定最佳頻率和脈沖個數，提高電磁超聲的轉換效率。單片機與上位機進行串行通信，實現對可編程邏輯控件的輸出和AD9850芯片的控制。例如，在鋼筋的電磁超聲探傷中，若選擇直徑為20mm，傷深度為壁厚的3mm，長度20mm，則脈沖串個數為5，頻率為120KHz時能夠達到最大的轉換效率，接收線圈接收到的信號強度最強。脈沖串控制電路201由信號發生器電路和驅動電路組成，對信號發生電路產生的脈沖信號功率進行放大。功率放大電路202采用大功率管(MOSFET)組成半橋功率放大電路。阻抗匹配電路203采用利用傳輸線變壓器實現的寬帶匹配，傳輸線變壓器由雙絞線和磁環組成。如圖3所示，本技術一實施例的功率放大電路202和阻抗匹配電路203的電路圖，其中阻抗匹配電路203由傳輸線變壓器Tl和電容C3組成。功率放大電路202由橋平衡電阻Rl、R2，橋臂電容Cl、C2，橋開關吸收電路元件D1、D2，大功率管(MOSFET) Ql、Q2組成。功率放大電路202的工作原理為:兩個反相的方波激勵信號分別接到兩個開關管的基極，當HO為高電平，LO為低電平時，Ql導通，Q2關閉，電流通過Ql至變壓器初級向電容C2充電，同時Cl上的電荷向Ql和變壓器初級放電，從而在輸出變壓器次級感應一個正半周期脈沖電壓；當HO為低電平，LO為高電平時，Q2被觸發導通，Ql關閉，電流通過電容Cl和變壓器初級充電，而C2的電荷也經由變壓器初級放電，在變壓器次級感應一個負半周期脈沖電壓，從而形成一個工作頻率周期的功率放大波形。半橋逆變輸出經傳輸線變壓器禍合后連接到發射線圈上。本技術的一種電磁超聲傳感器，通過單片機對信號發生電路的脈沖串個數、相位和頻率進行可調控制實現對于不同的被測金屬采用不同的激勵參數，且對脈沖信號進行阻抗匹配，提高電磁超聲傳感器的轉換效率。上面結合附圖對本技術的實施例進行了描述，但是本技術并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本技術的啟示下，在不脫離本技術宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本技術的保護之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電磁超聲傳感器，包括電磁鐵（101）、發射和接收線圈（100）、被測金屬（102），電磁鐵（101）粘貼在發射和接收線圈（100）上，發射和接收線圈（100）放置在被測金屬（102）上，其特征在于，所述電磁超聲傳感器的激勵電源（103）包括依次相連的信號發生電路（200）、脈沖串控制電路（201）、功率放大電路（202）、阻抗匹配電路（203），阻抗匹配電路（203）的輸出與發射線圈相連。

【技術特征摘要】
1.一種電磁超聲傳感器,包括電磁鐵(101)、發射和接收線圈(100)、被測金屬(102),電磁鐵(101)粘貼在發射和接收線圈(100)上，發射和接收線圈(100)放置在被測金屬(102)上，其特征在于，所述電磁超聲傳感器的激勵電源(103)包括依次相連的信號發...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳太壽，劉雪鋒，王冰，王建華，楊雋，邢佳立，雷保福，李平，溫揚能，
申請(專利權)人：云南電網公司玉溪供電局，深圳市江天科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：