激光-电磁超声一体式系统电磁超声结构优化

为了研制激光-电磁超声一体式探伤装置,利用该装置通过一次扫描同时获得金属板宽度和深度方向信息实现板内部和表面的同时探伤,文中主要针对激光-电磁超声一体式装置中电磁超声部分进行了结构优化。首先,利用有限元仿真软件,建立了激光-电磁超声一体式探伤装置的有限元仿真模型,验证了激光-电磁超声一体式探伤系统的可行性;然后,针对该一体式装置的电磁超声传感器部分结构参数进行了研究,提出在铜箔与永磁体之间粘贴一层泡沫缓冲层用于抑制永磁体内的感应电流、阻断超声波的传播,并分析了永磁体与线圈之间的提离距离对换能效率的影响。结果表明：当永磁体与线圈提离距离保持在0.8～1.2 mm之间时,信号强度和可识别性均增强。最后,利用实验验证理论分析及仿真模型的正确性。     

电磁超声及其应用

本文从电磁超声换能器的理论入手，说明电磁超声的原理，通过电磁超声换能器的波模不同组合，进一步阐明电磁超声技术的特点和优越性，同时介绍了电磁超声在无损检测中的应用情况以及长春试验机研究所研制的ＣＳＳ－１３３高温电磁声测厚仪。     

一种电磁超声传感器的研制

运用电磁超声检测原理研制了一种电磁超声传感器。为了使激励电源具有多种参数可调、输出功率大等特性,高频脉冲电源使用UCC3895作为信号源,IR2110作为全桥可逆电路驱动芯片。换能器结构采用永磁式磁铁与回折型线圈组合。利用Matlab绘制了铝板中兰姆波频散曲线,通过选取合适的频厚积从而在铝板中激发特定模式的超声波。通过实验证明了该传感器在铝板中能够很好地激发出超声波并且能够接收到信号。     

电磁计量技术在传感器测量系统中的应用

传感器是一种可以感知被测量的信息,并按一定规律转换成易于测量的电信号或其他形式的信号输出的器件。传感器往往把其它非电量转化为电磁参量,然后通过电磁计量技术进行测量。本文首先对电磁计量技术进行了概述,然后介绍了传感器测量系统及其与电磁计量技术的关系,接着以智能手机为例阐述了传感器测量系统的组成,最后通过压力传感器和电子秤系统阐述了电磁计量技术在传感器测量系统中的应用。     

基于频域可变的大型钢结构钢板腐蚀电磁检测仪器的开发

钢板腐蚀是大型钢结构失效的主要原因之一.钢板构件往往面积巨大,且由于密闭空间或附属结构,使得单一检测方式难以完成有效检测.在分析漏磁检测、电磁超声检测和电磁超声导波检测技术特点及检测机理的基础上,提出基于频域可变的电磁检测理念.优化漏磁、电磁超声测厚和导波检测传感模块,实现三种检测模块的一体化设计,开发复合检测传感器.针对三种检测方法信号激励和采集的特点,研发一体化电路,开发了基于频域可变的电磁检测试验平台.针对不同工况需求,开发了储罐底板腐蚀在油检测仪和系列自动爬行电测检测仪.通过现场成功应用,验证了基于频域可变的电磁检测技术的有效性和巨大应用潜力.     

基于激光测振仪的兰姆波离面和面内位移检测

激励模态和频响特性是超声导波传感器性能评估的两个重要指标,而传统的传感器,如压电传感器和电磁声传感器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)等,受自身带宽和模态选择性的影响,无法有效地实现这两个参数的评估。激光测振仪可以测量结构中弹性波原始的离面和面内位移,且测量不受带宽的限制,因而是进行超声导波传感器激励模态测定和频响特性测量的理想方法之一。采用此种方法对一种周向一致激励兰姆波的EMAT进行测试,结果表明,此传感器在150～210 kHz的范围内能激励产生出单一S0模态兰姆波,在50～150 kHz范围内,A0模态与S0模态共存。利用激光测振仪检测离面和面内位移的方法,是进行传感器评估和兰姆波接收的有效方法,在超声导波的非接触测量、高温波导体检测及弹性波传播3D可视化方面也有广阔的应用前景。     

电磁轴承多传感器故障诊断研究

分析了电磁轴承多传感器故障的基本特征，提出了电磁轴承多传感器故障诊断方法——基于序列变量的多值逻辑代数方法。给出了该多值逻辑代数的定义，列举了常用定理，举例说明了推理过程。以该多值逻辑代数为指导，分析了电磁轴承多传感器故障诊断过程。对于出现了参数漂移的传感器，指明了克服参数漂移的修正措施。     

电磁超声换能器的研究进展综述

电磁超声换能器是一种新型的超声波发射接收装置。因为无需与被测物接触，EMAT将传统的超声无损检测技术扩展到了高温、高速和在线检测中；同时，由于能够省略对被测物表面较为繁琐的预处理工作，EMAT显著提高了检测效率。目前，在充分发挥电磁超声自身优势的基础上，通过与其他新技术相结合、并应用多种新的建模和信号处理方法，EMAT的功能已变得日益强大。以近十几年的文献为基础，从EMAT装置的设计与优化、EMAT模型的建立、EMAT接收信号的处理、电磁超声技术的工程应用几方面对EMAT的研究现状和最新发展进行了综述。     

一种气垫式电磁超声探头的研究

针对接触式电磁超声探头磨损严重的问题，提出了一种气垫式电磁超声探头，这种探头具有无磨损、可在高温场合下工作等优点。理论分析及计算结果表明，气垫式电磁超声探头可以实现气膜厚度在0.1—0．3mm范围内探伤的要求。     

电磁推力轴承中的控制系统

电磁轴承依靠电磁实现完全非接触支承，具有广阔的应用前景，本文着重介绍电磁推力轴承的原理，数学模型，调节器的设计及传感器的选择。     

Magnetostriction electromagnetic–acoustic excitation of ultrasonic waves without a bias field

A high-performance technique is suggested for generating ultrasonic waves by the magnetic–acoustic method without using a bias field. The technique is based on the frequency doubling of emitted ultrasonic wave as compared to the frequency of the field coil of electromagnetic transducer due to the evenness of magnetostriction. The efficiency of excitation and reception of ultrasonic waves at the doubled frequency without a bias field is compared with that at the base frequency with a bias field.     

螺旋波纹管导波检测技术的数值仿真和试验研究

为对螺旋波纹管进行缺陷检测,研究纵向模态超声导波在螺旋波纹管中的传播特性。在Abaqus仿真软件平台中构建螺旋波纹管的计算模型,得到含有环向裂纹缺陷时的仿真结果。在此基础上,采用自主研制的电磁声换能器进行试验研究。试验所用的激励信号为经Hanning窗调制的20个振荡周期的正弦脉冲,中心频率为240 kHz,采用单一传感器在螺旋波纹管中激励和接收L(0, 2)模态导波,实现对螺旋波纹管中人工裂纹缺陷的识别,分析并计算缺陷位置测量不确定度。有限元仿真和试验结果表明,超声导波技术可以实现对螺旋波纹管裂纹缺陷的检测。     

周向导波电磁超声探头(EMAT)设计与优化

为了利用SH0模超声周向导波检测油气管道纵向裂纹,提出了一种新的周向导波电磁超声探头(EMAT)结构设计,其结构特点是磁铁顶部放置碳钢片,相邻磁铁之间放置非磁性材料片.为了提高周向导波EMAT的换能效率,采用ANSYS仿真对其结构参数进行了优化.优化的结果为:磁铁顶部应放置厚度大于1mm的碳钢片,线圈中导线间距要尽量小.在直径200 mm壁厚、4mm的管材上进行实验,结果表明,优化设计后的探头能有效地激励出周向SH0导波.     

基于改进NSGA-Ⅲ的电磁超声换能器多目标优化

电磁超声换能器(EMAT)的设计与优化是一个变量多、分析复杂和优化难度大的多目标优化问题.通过建立的电磁超声换能器电磁-力-声有限元模型,得到了洛伦兹力、磁致伸缩效应、感应电流密度和振动位移等优化目标的样本集,构建了多支持向量机的代理模型.提出一种基于参考点和拥挤度相结合的改进NSGA-Ⅲ优化方法,对优化目标进行优化设...     

超磁致伸缩功率超声换能器的振动分析

基于电磁原理和弹性体振动理论,分析了超磁致伸缩功率超声换能器的工作原理;研究了超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,简称GMM)在外磁场驱动下的非线性动态特性;推导出Terfenol-D棒的波动方程和波动方程稳态解的表达式.用MATLAB 7.0软件对该理论分析结果进行仿真,并进行了相应试验验证.     

表面波电磁声传感器的研究

电磁声传感器能够非接触地在金属材料中产生和探测超声波，由于不需耦合剂，使得它能够用于高温、高速和粗糙表面这些常规检测方法难以胜任的场合。介绍了所研制的表面波电磁声传感器的工作原理和进行驻波试验的部分结果分析。     

一种垂直驱动型超声波送料器的研究

基于压电驱动的原理,研制了一种用于新型垂直驱动型超声波送料器,对结构进行了设计计算;同时设计了送料器的驱动装置-超声波换能器,对超声波换能器的振动模式和性能参数进行了分析,并建立了相关的方程。对本送料器的基本性能及行了测试。实验表明, 该送料器能够实现对微小物体的输送。     

阵列解析式超声聚焦换能器研制及空间感测分析方法研究

传统的超声聚焦换能器大都采用单一的压电感测元件作为接收源,接收信号为作用于压电材料上的反射声场积分结果,无法反映反射声场的空间分布特性。采用激励与接收相分离的方式,研制一种新型阵列解析式超声聚焦换能器,利用多个感测元件为接收单元,通过一套基于FPGA技术的高速超声检测系统,实现了对被测试件反射声场的空间分布信号的采集和分析。阐述阵列解析式超声换能器的设计与制作方法,对换能器的多个感测元件的激励响应特性进行标定,利用该换能器的阵列感测元件的空间分布特性,对多角度声场感测信号进行分析和处理。以阶梯试件的台阶高度为测试对象开展空间感测声场测试方法分析试验研究,达到预期效果,为不规则裂缝缺陷检测奠定了基础。     

一种复杂结构件圆柱面扩散焊缝阵列超声检测方法

航空发动机某高温合金盘构件采用盘体与叶片环进行焊接的方式制备,由于构件结构复杂,在检测圆柱形焊接面缺陷时,采用单晶超声检测换能器检测效率不高,缺陷信号信噪比低。为提高该种结构件的检测能力,研究圆柱面焊缝的阵列超声自动检测方法,分析面积型缺陷和声源的相对位置对缺陷反射声压和波型转换的影响,提出一种基于双阵列换能器的一发一收检测方案。根据高温合金盘结构设计基于双阵列换能器的声束发射-接收方法和圆柱面焊缝全覆盖检测方案;基于时域有限差分方法建立高温合金盘的阵列超声声学响应仿真模型,对检测参数进行设计和优化。对含有人工缺陷的实际试样进行检测试验,结果表明所提出的双阵列超声换能器检测方法能有效检测到圆柱面焊缝区域? 2 mm的当量缺陷。