电磁超声检测机理的实验研究

论文摘要

电磁超声（Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT）是无损检测领域出现的新技术,以其精度高、不需要耦合剂、非接触、适合于高温检测、移动检测和相控阵操作,以及容易激发各种超声波型等优点,正越来越受到人们的关注和重视。其缺点为换能效率低,信号微弱,需要在检测中克服。论文首先在论述多年来电磁超声技术发展和应用,总结前人研究成果的基础上,对EMAT的电-声换能机理进行了探讨,分析了洛仑兹力、磁性力和磁致伸缩力产生电磁超声的理论基础,并与压电超声进行了比较,设计电磁超声检测系统的方案,并对其关键的阻抗匹配进行了研究,指出了阻抗匹配的重要性,给出了一种有效的阻抗匹配方法。其次通过设计电磁超声接收实验,对多种条件下实验结果的比较与分析,实验中电磁超声信号出现位置与理论计算值差别较小,表明接收到的信号是电磁超声信号。最后在电磁超声激励实验中,设计电磁超声线圈,通过对电磁超声线圈、偏置磁场、被测体和阻抗匹配网络进行合理的组合,利用回折线圈在铝中激励出表面波、板波、垂直偏振横波,在不锈钢铝板中激励出板波,利用平面螺旋线圈在铝块中激励出体波,从而实现了电磁超声的激励和接收,为下一步实验和仪器开发奠定了基础。如果选择合适的超声波模式,将产生电磁超声诸因素进行合理组合,并进行合理的阻抗匹配,精度达到了检测实际应用要求,电磁超声便能应用于实际检测中。由于电磁超声固有的优点,电磁超声检测具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文的主要工作
• 2 EMAT基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 超声波探伤原理
• 2.3 电磁超声波及其产生原理
• 2.4 电磁超声波的发射与接收
• 2.5 电磁超声线圈的阻抗匹配
• 2.6 小结
• 3 电磁超声接收单元实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 电磁超声接收实验设计
• 3.3 电磁超声接收实验结果分析
• 3.4 小结
• 4 电磁超声激励单元实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 电磁超声表面波激励实验
• 4.3 电磁超声Lamb波激励实验
• 4.4 电磁超声横波激励实验
• 4.5 电磁超声体波激励实验
• 4.6 小结
• 5 论文总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录