电磁超声的连续脉冲激发方式探讨

　　0　引　言

　　电磁超声无损检测自20世纪60年代末发展至今,由于无需直接接触、不需要耦合剂、检测速度快、重复性好、耐高温等诸多优点,该无损检测技术一直受到各国研究者的广泛关注[1-4]。目前已被应用到部分工业领域,但它仍然存在一些未能得到有效解决的问题,如磁声转换效率低、灵敏度差;因此,本文在课题组实现单次脉冲激发的基础上,研究电磁脉冲的连续激发,连续脉冲激发可使激励信号在很短的时间段内工作,其余时间处于停止状态,该激励方式首先增强了系统的可操作性,避免了每次激发都需要人手控制的弊端。由于实验电压很高(可达几千伏),从而降低了实验的危险性,能在检测过程中实施在线测量。其次,易于分辨发射波和缺陷回波,并且能使能量集中于所需的频谱范围内,可达到较高的能量转换效率。

　　1　电容储能式脉冲发生器基本原理分析

　　电容储能型脉冲发生器是以电容器为储能元件,其所储存的能量以电能的形式实现,发射之前,通过高压直流电源给电容充满电,通过放电开关直接对放电回路上的负载放电[5]。该方法有别于其他一般的电磁超声激发电流,提高了磁声转换效率和激发信号强度,并且易于实现,所需充电功率小,技术成熟,抗干扰能力强。因此,本文中利用RLC振荡电路产生的信号来作为电磁超声检测的激励信号。基本结构如图1所示。

　　电容储能式脉冲发生器的基本原理是:如图1所示,开关拨到“1”时,高压直流电源E对电容器C进行充电,充至高压后,开关迅速拨到“2”的位置,此时电容C通过电阻R、电感L进行放电,构成RLC二阶放电回路,根据RLC振荡

2　连续脉冲激发的电路设计

　　连续激发电路如图2所示,具体工作过程是:由555组成的多谐振荡器产生的方波控制信号,通过2种路径最终分别作用于IGBT,一种是通过路径‘1’经过光电耦合器隔离电路后产生驱动信号,进一步来控制开关器件IGBT1的导通和关断;另一种是通过路径‘2’直接由产生的控制信号来驱动IGBT2的导通和关断。当产生的控制信号为高电平时,光电耦合器导通,同时开关器件IGBT2也导通,这样就使IGBT1栅射两端的电压低于开关本身的导通电压,故IGBT1不导通,此时高压电源通过R2、IGBT2对电容C进行充电,高电平脉冲宽度就是电容C的充电时间。当控制信号为低电平时,此时光电耦合器不工作,同时IGBT2截止,IGBT1在15伏电源的作用下导通,此时电容C,通过电感L、R2,形成脉冲放电回路,进而产生振荡波形,通过控制信号的高低电平的变化来实现电容的充放电,从而实现脉冲的连续激发。