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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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