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原文传递一种SV波偏转角度可调的电磁超声换能器及其设计方法

专利名称：	一种SV波偏转角度可调的电磁超声换能器及其设计方法
摘要：	本发明涉及的技术领域，具体涉及一种SV波偏转角度可调的电磁超声换能器及其设计方法。包括根据检测需求确定曲折线圈的激励频率f；设定一个极限偏转角度，根据所述极限偏转角度计算曲折线圈的线聚焦点坐标，根据所述线聚焦点坐标和曲折线圈的激励频率f设计曲折线圈；将曲折线圈固定在永磁体与待检测工件之间，并在曲折线圈与待检测工件之间设置两个可沿曲折线圈宽度方向来回移动的铜片。根据不同的目标偏转角度利用铜片屏蔽部分导线，获得相应线圈的有效激励部位，可以是特定的导线根数，也可以是特定的线聚焦SV波的偏转角度，具有灵活设计的优点，能够达到不同的检测目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	湖北工业大学
发明人：	涂君;蔡卓越;宋小春;张旭;徐煦源;文辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910671420.5
公开号：	CN110333291A
代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：	涂洁;刘代乐
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	430068 湖北省武汉市洪山区南李路28号
主权项：	1.一种SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据检测需求确定曲折线圈的激励频率f；步骤S2：设定一个极限偏转角度，根据所述极限偏转角度计算曲折线圈的线聚焦点坐标，根据所述线聚焦点坐标和曲折线圈的激励频率f设计曲折线圈；步骤S3：将曲折线圈固定在永磁体与待检测工件之间，并在曲折线圈与待检测工件之间设置两个可沿曲折线圈宽度方向来回移动的铜片。 2.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，极限偏转角度的选取方式如下：采用多次仿真的方式，研究斜入射线聚焦曲折线圈激励出的线聚焦SV波在不同偏转角度时的指向性；选取指向性误差快速增大时对应的偏转角度作为本设计的极限偏转角度。 3.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据所述极限偏转角度计算曲折线圈的线聚焦点坐标的过程包括：步骤S21，将曲折线圈简化为二维平面，将曲折线圈的每根导线简化为线圈点，以第一个线圈点为原点建立直角坐标系，所述线圈点在x轴上，且沿x轴正半轴方向分布；步骤S22，根据极限偏转角度α计算曲折线圈的线聚焦点坐标(xF，yF)，其中，xF＝-yF*tanα。 4.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，根据所述线聚焦点坐标和曲折线圈的激励频率f设计曲折线圈包括：步骤S23：根据所述线聚焦点坐标和曲折线圈的激励频率f计算第i个线圈点坐标(xi，0)，其中，所述曲折线圈的线聚焦点坐标为(xF，yF)，所述c为横波在被测物中的传播速度，所述i＝1、2、3……n，所述n为曲折线圈的最大导线根数；步骤S24：计算曲折线圈的最大导线根数n，所述n为xi的值为实数时i的最大取值。 5.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，两个所述铜片形状完全相同，所述铜片的长度不小于曲折线圈的长度，所述铜片的宽度为曲折线圈宽度的1/2，两个所述铜片可沿宽度方向分置于曲折线圈两侧或同置一侧。 6.根据权利要求3所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，还包括步骤S4，根据目标偏转角度-屏蔽范围对照表调节铜片在换能器上的位置，所述目标偏转角度-屏蔽范围对照表通过以下过程获取：步骤S41，设定铜片的屏蔽范围为第1到第p-1根导线和第q+1根到第n根导线，n为曲折线圈的最大导线根数，p和q的值均大于0且p小于q，q小于n；步骤S42，在步骤S21建立的直角坐标系中进行坐标变换，通过将曲折线圈沿x轴反向平移(xp+xq)/2的方式，使线圈有效激励部分的中心平移到坐标原点，其中xp为第p个线圈点的横坐标，xq为第q个线圈点的横坐标；步骤S43，计算坐标变换后第i个线圈点的坐标(xi′，0)，xi′＝xi-(xp+xq)/2；步骤S44，计算坐标变换后的线聚焦点坐标(xF′，yF)，xF′为曲折线圈与线聚焦点在x方向的相对位置距离，xF′＝xF-(xp+xq)/2；步骤S45，计算有效线圈激励的线聚焦SV波的偏转角度αF，步骤S46，根据步骤S45得到的目标偏转角度αF与屏蔽范围的对应关系，制作目标偏转角度-屏蔽范围对照表。 7.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，所述曲折线圈为单层或多层，单匝或多匝。 8.根据权利要求1所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器设计方法，其特征在于，所述极限偏转角度为65°。 9.一种SV波偏转角度可调的电磁超声换能器，包括永磁铁和曲折线圈，其特征在于：还包括两个矩形铜片，所述曲折线圈固定在永磁铁和待检测工件之间，所述矩形铜片置于曲折线圈和待检测工件之间，所述矩形铜片可沿曲折线圈宽度方向来回移动。 10.如权利要求9所述的SV波偏转角度可调的电磁超声换能器，其特征在于：两个所述铜片形状完全相同，所述铜片的长度不小于曲折线圈的长度，所述铜片的宽度为曲折线圈宽度的1/2，两个所述铜片可沿宽度方向分置于曲折线圈两侧或同置一侧。
所属类别：	发明专利