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电磁超声大

1电磁超声的基本原理

2电磁超声机理的研究

3电磁超声数学模型的建立

4电磁超声的数值模拟

、电磁铁表态磁场的仿真

脉冲涡流的分布

、洛仑兹力的分布

四、在洛仑兹力作用下超声的产生和在介质中的传播

五、EMAT接线器对电磁超声的检测

5EMAT探头的设计

线圈的设计Lamb波、纵波、横波、表面波

三、线圈制作

、磁铁的

6EMAT电路系

探伤,二、测厚,三、非接触应力测量

8研究展望

电磁超声大

电磁超声检测的特点

(1)电磁超声借助电磁场作为发送和接收超声波的介质,所以不需要油、水之类的

耦合剂

2)通过改变磁铁的结构和形状,改变信号发射和接收线圈的排列方式,就可以分

别产生纵波、横波和表面波等不同模式的波,特别是SH波

(3)可对高温物体和表面有锈垢及油漆层的物体直接检测,因而可减轻工作量,节

约能源。EMAT甚至能检测750℃的高温物体,常规超声无法做到

(4)由于不需要耦合剂不存在接触压力变化问题,探伤灵敏变稳定

(5)不能用于非命属检测

电磁超声检测基水原理

处于交变磁场的金属导体,其内部将产生涡流;同时任何电流在磁场中

都受到力的作用,而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波,频率

在超声波范围内的应力波即为超声波。如果把表面放有交变电流的金属

导体放在一个固定的磁场内,则在金属的涡流透入深度σ内的质点将承受

交变力。该力使透入深度σ内的质点产生振动,致使在金属中产生超声波

与此相反,由于此效应呈现可逆性。返回声压使质点的振动在磁场作用

下也会使涡流线圈两端的电压发生变化,因此可以通过接收装置进行接

收并放大显示。我们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声

在这种方法中,换能器己不单单是通用交变电流的涡流线圈以及外部固

定磁场的组合体,金属表面也是换能器的一个重要组成部分,电和声的

转换是靠金属表面来完成的。电磁超声只能在导电介质上产生,因此电

磁超声只能在导电介质上获得应用。

1

0

电磁超声检测基水原理

Non-ContactEMATTransduction

Wire

nearametalsurface

inthesurfaceofthemetalcc

inducesane

qualandoppos

dycurrent,Io

Whentheeddycurrentoccursina

magneticfieldaforceiscreatedin

licsurfa

F

B

F=IXB

waves.ieultrasonicGuidedWave

1电磁超声检测技术基水原理

涡流线圈贴于金属表面,磁铁如图放置,此时金属内的磁力线平行干金属

表面。当线圈内通过高频电流时,将在金属表面感应出涡流,且涡流平面

与磁力线平行,在磁场作用下,涡流上将受一个力的作用。某一时刻的方

向如图所示方向向上,半个周期后将受一个向下的力,这样,质点受交变

力的作用,因此在作用力方向上产生一个弹性波。由干振动方向和波的传

播方向一致,此波为超声纵波

纵波的激

发和接收

F

4

1.磁铁2.线圈3.磁力线4.工件

N

1电磁超声检测技术基水原到

磁力线垂直于金属表面,当贴附于金属表面的涡流线圈通以交变电流

寸。将在金属表面感应出涡流,在外磁场作用下,涡流受力方向平行

于金属表面。某一时刻的方向如图所示。方向向右,半个周期后质点

将受一个向左的力。这样,质点在交变力的作用下产生一个与作用力

方向相垂直的弹性波。

横波的

激发和

1.磁铁2.线圈3.磁力线4.工件

2电磁超声检测术机望研宠

1基本机理-非铁磁性导电体

空气

H(z,1)

渗透深度

非铁磁性导电体

6

B

电涡流密度

J(x,)=H(x,1)

洛仑点刀度

3)B

2电磁超声检测术机望研宠

1基本机理-铁磁性导体

洛仑兹力

f1=10J×H

磁致伸缩力

fns=Ee(△MBB+△MnH)

磁性力

aH

M

2电磁超声检测术机望研宠

1基本机理-铁磁性导体

(1)径向偏振剪切波束

螺线形EMAT,产生垂直于表面法向传播的径向剪切

波,如图5(a)所示。

(2)纵向剪切偏振波束

切向场EMAT,激励沿表面法向传播的平面偏振纵波

如图5(b所示

(3)平面剪切偏振波束

法向场EMAT,激励沿表面法向传播的平面偏振剪切

波,如图5(c)所示

(4)纵向或垂直偏振剪切波束

SNSNSNSN

曲折线圈EMAT

斜向纵波或垂直偏振剪切波

瑞利波或制导模式

如图5(d所示

(5)以倾斜角

偏振剪切波速束

间歇式水处铁MAT,激励斜向传播,水平偏振剪

切波或制导型水平偏振勇波波,如图5(e)所示

2电磁超声检测术机望研宠

2电磁超声的等效模型

在发射端,信号中的电缆中的电压

电流分别为

V=V(e

当探头阻抗与线缆阻抗相匹配

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