技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于在線無損探傷領(lǐng)域，具體涉及利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在無損探傷領(lǐng)域，常用壓電超聲和電磁超聲來探測金屬材料如鋼板的分層、縮松、孔洞、夾雜、氣泡、內(nèi)裂等缺陷來滿足日益增長對船板鋼、高壓容器鋼等高品質(zhì)鋼的市場需求。壓電式超聲波探傷裝置在使用過程中存在可探傷鋼板溫度范圍窄、需消耗大量耦合純凈水或其它耦合劑、易受干擾而出現(xiàn)誤判等問題而逐漸被電磁超聲探傷裝置取代。電磁超聲探傷裝置不使用耦合劑，不需要與被探物體接觸，可以對運動著的物體，表面粗糙、有銹垢和油漆層的物體直接進行檢測而不受干擾，探測精度高。

RU2298180公開了使用多個電磁超聲換能器來在線探測鋼板的缺陷，每個電磁超聲換能器都有一個獨立且垂直移動的氣缸來驅(qū)動電磁超聲換能器垂直升降，這可選擇性地使電磁超聲換能器投入運行或不投入運行以滿足不同被探鋼板的尺寸或是不同的探測面域。WO2007/013836A1公開了壓縮空氣穿過電磁超聲換能器使其與被探鋼板之間形成一層空氣墊，當(dāng)鋼板往上跳動時，電磁超聲換能器與鋼板之間的距離縮短，氣墊層減小壓力增大驅(qū)動電磁超聲換能器自動跟隨鋼板上升，這可有效防止電磁超聲換能器與鋼板接觸使其受到碰撞或摩擦而損壞。上述系統(tǒng)的缺點都是需要龐大的供氣系統(tǒng)以及電磁超聲換能器與被探鋼板之間距離的改變需要通過氣缸和氣墊來實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

電磁超聲換能器是利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)有的電磁超聲換能器為加強磁場提高磁場的利用率提高信噪比有U型、E型以及使用三塊相同且以相同極性相互朝向的方案。200810226405.1公開了U型永磁鐵倒置于被檢測鐵磁體表面并在使被檢測鐵磁體的局部產(chǎn)生一個偏置磁場，其缺點是磁場強度不強；WO2007/013836A1公開了使用三塊相同且以相同極性相互朝向的磁鐵裝置，其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且三塊磁鐵以相同極性相互朝向，拆裝非常困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、磁場強度足夠且保證信噪比的利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有利用電磁超聲的在線探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝困難的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)，包括信號發(fā)生及處理系統(tǒng)、電磁超聲換能器及其升降系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，信號發(fā)生及處理系統(tǒng)通過電磁超聲換能器向鋼板發(fā)射探傷脈沖和接受回波信號并采集篩選出缺陷信號送給計算機控制系統(tǒng)最終確定鋼板缺陷的類別、大小和位置，其中電磁超聲換能器及其升降系統(tǒng)包括機架、電動缸、電磁超聲換能器、連接板、位移傳感器和控制器，電動缸的一端與機架鉸接，電動缸的另一端與電磁超聲換能器鉸接，電磁超聲換能器還與連接板的一端鉸接，連接板的另一端與機架鉸接，位移傳感器固定在電磁超聲換能器上，控制器與電動缸、位移傳感器電連接，其中，該電動缸驅(qū)動電磁超聲換能器和連接板處于或遠離工作位，當(dāng)電磁超聲換能器處于工作位時，控制器根據(jù)位移傳感器檢測的電磁超聲換能器與被探鋼板的距離控制電動缸使該距離保持在設(shè)定值。

進一步地，機架和電磁超聲換能器之間設(shè)有平行于電動缸軸向的平衡彈簧。

進一步地，平衡彈簧連接電動缸的升降部分和電動缸的固定部分。

進一步地，平衡彈簧的數(shù)量為2。

進一步地，電磁超聲換能器包括非鐵磁性外殼、鐵芯、線圈和保護蓋，其中鐵芯包括永磁鐵和磁性體，永磁鐵固定在非鐵磁性外殼內(nèi)，磁性體靠近被探鋼板方向的表面設(shè)有線圈且該磁性體和線圈由保護蓋覆蓋，保護蓋和非鐵磁性外殼通過螺釘連接。

進一步地，保護蓋正對線圈和磁性體部位的厚度小于其它部位的厚度。

進一步地，永磁體和磁性體靠近被探鋼板方向的表面與側(cè)面之間都設(shè)有倒角，用于匯集磁力線于磁性體靠近被探鋼板方向的表面。

進一步地，永磁鐵和所述磁性體相互接觸的表面形狀與面積相同。

進一步地，線圈包括4組發(fā)射線圈和接受線圈。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.不需要龐大的供氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)快，高精度位移傳感器和電動缸結(jié)合使電磁超聲換能器在工作位時，電磁超聲換能器與被探鋼板之間的距離保持在一個設(shè)定值內(nèi)，探傷精度高。

2.只使用一個致動器即電動缸就實現(xiàn)了電磁超聲換能器與被探鋼板之間兩個不同行程距離的變化，結(jié)構(gòu)簡單。

3.電磁超聲換能器的永磁鐵和磁性體相接觸且都使用倒角結(jié)構(gòu)，既能匯集磁力線保證了磁場強度又拆裝方便。

附圖說明

構(gòu)成本技術(shù)的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)流程圖；

圖2是電磁超聲換能器及其升降系統(tǒng)示意圖；

圖3是電磁超聲換能器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1-3所示，一種利用電磁超聲的鋼板在線探傷系統(tǒng)，包括信號發(fā)生及處理系統(tǒng)S1、電磁超聲換能器及其升降系統(tǒng)S2和計算機控制系統(tǒng)S3，信號發(fā)生及處理系統(tǒng)S1通過電磁超聲換能器10向鋼板1發(fā)射探傷脈沖和接受回波信號并采集篩選出缺陷信號送給計算機控制系統(tǒng)S3最終確定鋼板缺陷的類別、大小和位置，同時操作人員可通過計算機控制系統(tǒng)S3在線修改有關(guān)探傷的參數(shù)。電動缸6的固定端與機架3鉸接，電動缸6的活動端即電動缸的推桿的端頭設(shè)有連接頭，該連接頭與電磁超聲換能器10上的銷軸座101通過銷軸連接。電磁超聲換能器10還與連接板2的一端鉸接，連接板2的另一端與機架3鉸接。機架3和電磁超聲換能器10之間設(shè)有平行于電動缸6軸向的平衡彈簧5，用于平衡電磁超聲換能器10處于工作位時電磁超聲換能器10與被探鋼板1之間的吸力。在本實施例中，兩個平衡彈簧5的一端都連接電動缸6推桿端頭上的連接頭，另一端連接電動缸6的固定部分。在其它實施例，也可只使用一個平衡彈簧與電動缸6同軸地設(shè)置在電動缸外側(cè)。位移傳感器9固定在電磁超聲換能器10上，用于實時檢測電磁超聲換能器10與被探鋼板1之間的距離?？刂破?與電動缸6、位移傳感器9電連接，其中，電動缸驅(qū)動電磁超聲換能器和連接板處于或遠離工作位，當(dāng)電磁超聲換能器處于工作位時，控制器8根據(jù)位移傳感器9檢測的電磁超聲換能器10與被探鋼板1的距離控制電動缸使該距離保持在設(shè)定值，優(yōu)選地，電磁超聲換能器10與被探鋼板1之間的距離超過某一設(shè)定值的百分比如3％時，控制器8根據(jù)位移傳感器9檢測的電磁超聲換能器10與被探鋼板1之間距離的近遠控制電動缸自動升降電磁超聲換能器10。優(yōu)選地，電磁超聲換能器10與被探鋼板1之間的距離為0.1-1mm之間的任意值，該距離越短，整個探傷系統(tǒng)的信噪比和靈敏度越高，探測精度也越高，否則信噪比和靈敏度都很低甚至收不到回波信號。電動缸的電機選用精度達0.01mm的伺服電機，位移傳感器9選用精度達0.01mm的激光位移傳感器。另外，為防塵隔熱保護電動缸，在電動缸的前面設(shè)置與機架固接在一起的護板7。

電磁超聲換能器10包括非鐵磁性外殼102、鐵芯、線圈105和保護蓋106，鐵芯包括永磁鐵103和磁性體104，永磁鐵103固定在非鐵磁性外殼102內(nèi)，磁性體104靠近被探鋼板方向的表面設(shè)有線圈105且該磁性體104和線圈105由保護蓋106覆蓋，保護蓋106和非鐵磁性外殼102通過螺釘連接。永磁鐵103和磁性體104靠近被探鋼板1方向的面積都小于遠離被探鋼板1方向的面積，用于匯集磁力線于被探鋼板1，增強磁場強度。優(yōu)選地，永磁鐵103和磁性體104的形狀為長方體的下端經(jīng)倒角之后而成的形狀?？蛇x地，永磁鐵103和磁性體104的形狀為圓柱體的下端經(jīng)倒角之后而成的形狀。非鐵磁性材料外殼102的遠離被探鋼板方向的表面上設(shè)有銷軸座101，用于連接電磁超聲換能器10的升降裝置以改變電磁超聲換能器10與被探鋼板1的距離。優(yōu)選地，線圈105包括4組發(fā)射線圈和接受線圈；保護蓋106為陶瓷保護蓋，該陶瓷保護蓋106正對線圈部位的厚度小于其它部位的厚度，以減少永磁鐵103、線圈105與被探鋼板1之間的磁阻，增強磁場強度，提高信噪比。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。