一種旋控式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于超聲無損檢測技術領域，更具體地，涉及一種鐵磁性工件測厚的旋控 式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭。
【背景技術】
[0002] 電磁超聲（Electromagneticacoustic，簡稱EMAT)，是無損檢測領域出現的一種 新技術。該技術利用電磁耦合方法激勵和接收超聲波。與傳統的壓電超聲檢測技術相比， 它具有無需耦合劑、測量精度高、能實現非接觸式測量等優點，對測量表面要求低、可適用 于各種高溫環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波型 模式的自由轉換。
[0003] EMT測厚技術是工業無損檢測領域應用的一個重要方面。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EMT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EMT測厚技術可用于鋼板及石油 天然氣管道等的檢測。
[0004] 傳統的電磁超聲測厚探頭利用磁性較強的永久磁鐵產生激勵磁場，因而即使在非 工作狀態下，探頭對鐵磁性工件仍然具有較強的磁吸附力。這導致檢測人員將探頭安放在 鐵磁性工件表面時必須小心翼翼，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-planeelectromagneticacoustictransducerappliedtolaser-ultrasound 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散的磁場，并沒有對磁力線進 行約束和引導，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，可實現磁力的通斷，然而，電磁鐵在實際使用中容易對檢測信號產生干擾，直 接影響到檢測精度。

【發明內容】

[0006] 本發明目的是針對上述現有技術存在的缺陷，提出一種旋控式磁力可斷的電磁超 聲測厚探頭，通過旋轉環狀磁力開關改變主磁場的方向，從而實現磁力通斷的技術效果。
[0007] -種旋控式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，產生往中心擠壓并向四周發散的強磁場；
[0009] 環狀磁力開關，由兩對1/4環狀輔助永久磁鐵依次首尾相連構成：其中一對極性 相反的輔助永久磁鐵對，用于進一步收攏磁力線，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] 導磁橋，由導磁性件和兩對導磁臂組成，用于當環狀磁力開關處于關閉狀態時，弓丨 導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、環狀磁力開關、導磁橋；
[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心孔內，通過絕緣導線與平面螺旋線圈相連。
[0016] 作為進一步優選地，環狀磁力開關的內圈盡可能貼近主永久磁鐵對，間距控制在 0. 5mm~lmm〇
[0017] 作為進一步優選地，導磁性件呈板狀布置于殼體內上部。
[0018] 作為進一步優選地，兩對導磁臂中的一對導磁臂呈柱狀，并且上端安裝于導磁性 件上，下端分別貼近主永久磁鐵對的外側，間距控制在Imm以內。
[0019] 作為進一步優選地，兩對導磁臂中的另一對導磁臂呈上端柱狀下端1/4環狀，并 且上端安裝于導磁性件上，下端分別環抱環狀磁力開關外側，間距控制在〇. 5mm~1mm。
[0020] 作為進一步優選地，導磁性件和兩對導磁臂均由電工用鐵的高導磁材料制成。
[0021 ] 作為進一步優選地，耐磨層由譬如POM或尼龍6這類高強度、耐沖擊、耐磨損、耐腐 蝕的材料制成并粘接于殼體下方。
[0022] 本發明的技術效果體現在：
[0023] 按照本發明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，通過調整磁鐵之間的間距控制擠壓磁場的強度，利用環狀磁力開關，收攏和引 導磁力線，實現開啟（ON)和關閉（OFF)狀態下的磁力通斷，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是一種旋控式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的原理圖。
[0025] 圖2是一種旋控式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的封裝圖。
[0026] 圖3是一種旋控式磁力可斷的電磁超聲測厚探頭的裝配圖。
[0027] 圖4是一種旋控式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 心軸線且位于兩者中間的平面A上的剖視圖。
[0028] 圖5是一種旋控式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的中心軸線的平面B上的剖視圖。
[0029] 圖6是利用COMSOLMultiphysics4. 4仿真軟件得到的在開啟狀態（ON)下按照本 發明的旋控式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閉狀態（OFF)下按照 本發明的旋控式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，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1、2_主永久 磁鐵對；3-環狀磁力開關；4-導磁橋；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-導磁性件；10、12_-對柱狀導磁臂；11、13--對呈上端柱狀下端1/4 環狀的導磁臂；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] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0033] 如圖1、圖2所示，一種旋控式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，環狀磁力開關3和導磁橋4 ;主永久磁鐵對1、2極性相反，產生往中心擠壓并向四 周發散的強磁場；環狀磁力開關3由兩對1/4環狀輔助永久磁鐵依次首尾相連構成：其中 一對極性相反的輔助永久磁鐵對6、8,用于進一步收攏磁力線，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極性方向相同的主磁場；環狀磁力開關3旋至0度時，極性相同的輔助 永久磁鐵對5、7位于上下兩側，極性相反的輔助永久磁鐵對6、8位于左右兩側，從而進入開 啟狀態（ON)，形成垂直方向上的主磁場，用于電磁超聲測厚；環狀磁力開關3旋至90度時， 極性相同的輔助永久磁鐵對5、7位于左右兩側，極性相反的輔助