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《用于無損檢測(cè)的電磁超聲換能器研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)網(wǎng)www.industryinspection.comQQ：596705349第26卷第6期無損檢測(cè)Vol.26No.62004年6月NDTJune2004綜 述用于無損檢測(cè)的電磁超聲換能器研究進(jìn)展張 勇,陳 強(qiáng),孫振國,湯曉華(清華大學(xué)機(jī)械工程系,北京 100084)摘 要:電磁超聲換能器(EMAT)是一種通過電磁耦合方法產(chǎn)生和接收超聲波的換能器。由于EMAT具有非接觸性、無需耦合劑等優(yōu)點(diǎn),受到廣大無損檢測(cè)與評(píng)估工作者的廣泛關(guān)注。從物理原理出發(fā),介紹了EMAT過程數(shù)學(xué)建模、裝置設(shè)計(jì)以及工程應(yīng)用等方面的研究現(xiàn)狀,
2、并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)作出了展望。關(guān)鍵詞:電磁超聲換能器;無損檢測(cè);數(shù)學(xué)模型;裝置設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TG115.28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):100026656(2004)0620275205DEVELOPMENTOFRESEARCHONELECTROMAGNETICACOUSTICTRANSDUCERFORNONDESTRUCTIVETESTINGZHANGYong,CHENQiang,SUNZhen2guo,TANGXiao2hua(DepartmentofMechanical,TsinghuaUniversity,Beiji
3、ng100084,China)Abstract:Anelectromagneticacoustictransducer(EMAT)canproduceandreceiveultrasonicwavesthoughelectromagneticcoupling.TheEMATischaracteristicofnon2contactandbeingneedingnocouplingmedium,soitisspeciallyconcernedbyresearchersonnondestructivetestingandevaluat
4、ion.ThephysicalprincipleofEMATwaspresented,andtheresearchstatusofmathematicsmodeling,equipmentdesignandengineeringapplicationsofEMATwereintroduced.中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)網(wǎng)Keywords:Electromagneticacoustictransducer;Nondestructivetesting;Mathematicmodel;Equipmentdesign 電磁超聲換能器(EMAT)是
5、一種新型的超聲發(fā)射接收裝置。由于電磁超聲產(chǎn)生和接收的過程中具有換能器與媒質(zhì)表面非接觸、無需加入聲耦合劑、重復(fù)性好、檢測(cè)速度高等優(yōu)點(diǎn)而受到廣大無損檢測(cè)與評(píng)估工作者的關(guān)注。EMAT一般可分為洛侖茲力式和磁致伸縮式兩種。[1]洛侖茲力式EMAT的基本原理如圖1所示。把通有高頻電流的線圈放置在金屬物體附近,金屬物體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。如在同一時(shí)間施加一穩(wěn)定磁圖1 洛侖茲力式EMAT產(chǎn)生超聲的原理圖場,與渦流相互作用后產(chǎn)生交變洛侖茲力。金屬原超聲的類型、強(qiáng)弱、頻率及傳播方向等參數(shù)。同時(shí)也子在交變洛侖茲力的作用下產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng),當(dāng)振動(dòng)可改變接收超聲
6、EMAT的工作帶寬等參數(shù)。以一定方式傳播出去就可產(chǎn)生超聲波。該過程的逆鐵磁性材料中電磁超聲的產(chǎn)生和接收一般通過效應(yīng)過程就是利用EMAT接收超聲的原理。通過改磁致伸縮原理來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)線圈中通過交變電流時(shí),變外加偏轉(zhuǎn)磁場的大小和方向、高頻電流的大小和產(chǎn)生交變磁場。根據(jù)磁致伸縮原理,由于磁場的交頻率、線圈的形狀和尺寸可以控制EMAT產(chǎn)生變作用使磁性材料體積發(fā)生變化,從而形成材料內(nèi)部的振動(dòng),并最終以聲波形式將振動(dòng)向外傳播。收稿日期:2003211212目前,人們對(duì)EMAT的研究主要包括EMAT過·275·?1995-2004Tsinghua
7、TongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)網(wǎng)www.industryinspection.comQQ：596705349張 勇等:用于無損檢測(cè)的電磁超聲換能器研究進(jìn)展程的數(shù)學(xué)建模、EMAT裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化及EMAT的工程應(yīng)用等幾方面。1EMAT過程的數(shù)學(xué)建模EMAT的數(shù)學(xué)模型是對(duì)EMAT電磁超聲產(chǎn)生和接收的物理過程的認(rèn)知。準(zhǔn)確的模型有利于對(duì)E2MAT過程的分析。同時(shí),通過調(diào)整模型參數(shù)可改進(jìn)對(duì)EMAT中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)網(wǎng)換能器的設(shè)計(jì),使其性能得到優(yōu)化。前幾年人們的試驗(yàn)和分
8、析主要是針對(duì)EMAT基圖3 提離值h變化對(duì)洛侖茲力影響的仿真結(jié)果本機(jī)理的研究。許多理論研究都是直接針對(duì)電2機(jī)EMAT在實(shí)際測(cè)量中很少應(yīng)用。首先,這種換能器械轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的定量理解?；镜目刂品匠毯瓦吔鐥l的效率很低;其次,這種形式的線圈只能在導(dǎo)體中產(chǎn)件可
