专利名称：Emat发射探头的声发射激发装置的制作方法
技术领域：
EMAT发射探头的声发射激发装置是EMAT无损探伤技术原理性的创新应用与发展。将EMAT发射探头布置在需复检和重点检测区域的上方，通以高频、高幅值的脉冲正弦波激励电压，通过能量聚焦的激励电压在待检测区域上激发高能涡流，利用铁磁材料的磁致伸缩力和洛伦兹力激发缺陷自身发出声发射信号实现缺陷的无损探测和评估，此装置可以有效地提高EMAT对活动缺陷、局部闭合缺陷和微细裂纹的检测能力，具有良好的工业应用价值。
背景技术：
随着制造技术的发展，要求材料在高温、高压、高速度和高负荷下有很好的性能和可靠性，这使得传统的EMAT技术很难满足无损探伤检测的检测速度和检测灵敏度需求，声发射技术以其高灵敏性和动态监测特性成为EMAT技术重要的补充技术，可以有效地提高 EMAT对活动缺陷、局部闭合缺陷和微细裂纹的检测能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，使用普通的EMAT发射探头，在缺陷(铁磁材料的金属薄板裂纹型表面缺陷)处激发声发射信号，从而实现对活动缺陷、局部闭合缺陷和微细裂纹的检测。EMAT发射探头的激励电流自起点至最大幅值，以等差数列的形式分布，通过分析声发射信号与不用激励电流的关系对缺陷进行判定。本发明采用的技术方案是信号产生器(2)，功率放大装置(3)，阻抗匹配器，EMAT 发射探头(4)，EMAT接受探头。信号产生器(2)由一个单片机组成的控制回路和一个DDS芯片组成的信号回路组成，为后面的功率放大装置(3)提供频率准确的驱动端高频脉冲输入信号。功率放大装置(3)为一个D类全桥逆变功率放大器，为后面的变压器提供低畸变的交变电压，经变压器放大的交变电压通过阻抗匹配器为谐振电容和EMAT发射探头组成的谐振回路提供能量。EMAT发射探头⑷，为一个低频段的EMAT探头，使用印刷电路板技术在电路板上制作回折线圈，使用永磁体提高声发射效应，在接触面上覆盖一层耐磨的复合材料。EMAT接受探头采用和EMAT相同的结构组成，一对一发一收模式的信号激励与接收系统。
图I是本发明的整体结构框图；图2是信号产生器原理图；图3是优化设计后的功率放大装置；图4是EMAT发射探头的原理图。
具体实施例方式下面结合实例和附图对EMAT发射探头的声发射激发装置作出详细说明。如图I所示，将220v的交流电经过整流实现190v的直流输出给功率放大装置
(3)，通过信号产生器(2)控制功率放大装置(3)将其逆变为交流电压，经变压器升压后，成为阻抗匹配器的输入电压。谐振电容和EMAT发射探头组成的谐振回路经阻抗匹配器进行阻抗匹配后为变压器的负载。加载到谐振回路中得到的正弦电压经EMAT发射探头(4)在金属板上激发涡流产生声发射信号，使用EMAT接受探头采集信号并输出到前置放大器，实现涡流激励声发射信号。如图2所示，来自键盘或者电脑的信号经单片机接收后转为DDS芯片的控制信号实现稳定的高频控制信号输出来驱动功率放大装置(3)。如图3所示，一个D类全桥逆变功率放大装置通过Q1、Q2、Q3和Q4的交替开通和关断将190V直流逆变为交变电压，为后面的变压器提供低畸变的交变电压，经变压器放大的交变电压通过阻抗匹配器为谐振电容和EMAT发射探头组成的谐振回路提供能量。如图4所示，EMAT发射探头为一个低频段的EMAT探头，使用印刷电路板技术在电路板上制作回折线圈，使用永磁体提高声发射效应，在接触面上覆盖一层耐磨的复合材料。
权利要求
1.EMAT发射探头的声发射激发装置，其特征在于设置有信号产生器(2)，功率放大装置⑶，阻抗匹配器，EMAT发射探头⑷，EMAT接受探头。
2.根据权利要求I所述的EMAT发射探头的声发射激发装置，其特征还在于，将220v的交流电经过整流实现190v的直流输出给功率放大装置(3)，通过信号产生器(2)控制功率放大装置(3)将其逆变为交流电压，经变压器升压后，成为阻抗匹配器的输入电压；谐振电容和EMAT发射探头组成的谐振回路经阻抗匹配器进行阻抗匹配后为变压器的负载；加载到谐振回路中得到的正弦电压经EMAT发射探头(4)在金属板上激发涡流产生声发射信号， 使用EMAT接受探头采集信号并输出到前置放大器，实现涡流激励声发射信号。
3.根据权利要求I所述的EMAT发射探头的声发射激发装置，其特征还在于，EMAT发射探头的激励电流自起点至最大幅值，以等差数列的形式分布，通过分析声发射信号与不用激励电流的关系对缺陷进行判定。
4.根据权利要求I所述的EMAT发射探头的声发射激发装置，其特征还在于，一个D类全桥逆变功率放大装置通过Ql、Q2、Q3和Q4的交替开通和关断将190V直流逆变为交变电压，为后面的变压器提供低畸变的交变电压，经变压器放大的交变电压通过阻抗匹配器为谐振电容和EMAT发射探头组成的谐振回路提供能量。
全文摘要
本发明是EMAT发射探头的声发射激发装置，包括有信号产生器，功率放大装置，阻抗匹配器，EMAT发射探头，EMAT接受探头。本发明使用普通的EMAT发射探头，可以在缺陷(铁磁材料的金属薄板裂纹型表面缺陷)处激发声发射信号，从而实现缺陷的无损探测和评估。将EMAT发射探头布置在需复检和重点检测区域的上方，通以高频高幅值的脉冲正弦波激励电压，通过能量聚焦的激励电压在待检测区域上激发高能涡流，利用铁磁材料的磁致伸缩力和洛伦兹力激发缺陷自身发出声发射信号实现缺陷的无损探测和评估，此装置可以有效地提高EMAT对活动缺陷、局部闭合缺陷和微细裂纹的检测能力，具有良好的工业应用价值。
文档编号G01N29/24GK102590353SQ20121000765
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者刘素贞, 张献, 张闯, 李劲松, 李阳, 杨庆新, 金亮 申请人:天津工业大学
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