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。     

电磁超声技术在无损检测中的应用

一、概述随着工业的发展,人们对运行中的物体实施检测的期望越来越高,在役检测是在不停机、不拆卸的情况下实施检测,可以减少停机时间,(停机则意味着利润的流失),同时可以预防某些意外事故的发生。由于在役无损检测是一门新兴的、多领域的综合性学科,到目前为止国内外成     

电磁超声换能器的阻抗测试方法研究

电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)由于其诸多的优点,逐渐被无损检测界所采用。设计其相应的电路对换能器的特性应有足够的认识。介绍了一种简单的EMAT阻抗测试方法,它无需用高质量的阻抗测量仪,就可测得EMAT的电抗(感抗或容抗)和电阻。     

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。     

腐蚀过程电磁超声动态监测信号观察与分析

为研究连续腐蚀过程中电磁超声监测信号的演化规律,搭建了加速腐蚀模拟实验装置,采用电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)对不同面积大小的腐蚀进行在线动态监测试验研究.结果表明,在动态监测过程中,相对于EMAT换能面积大小不同的腐蚀监测信号表现出不同的演化规律,同...     

基于电磁超声换能器阵列的管道螺旋导波传播规律研究

螺旋导波因在管道超声导波层析成像中的巨大应用价值,近年来受到研究者们的重视。阐述管道螺旋导波的激发/接收条件、传播路径和波前形状等规律。建立FE模型,研究由圆环波前S₀模态兰姆波在管道上形成螺旋导波的过程。组建了双环24阵元的电磁超声换能器阵列及试验系统,170 kHz下激发圆环波前S₀模态兰姆波在管道中产生螺旋导波,试验研究了激励源所在圆周及管段上的波动场信号特征。仿真和试验结果表明,管道螺旋导波实质上是兰姆波在曲面上的传播形态,可由管道某处点源激发兰姆波产生,主要存在于波动场的近场。由于管道结构的封闭性,兰姆波的波前在管道上反复交叉前行,形成了螺旋传播路径。从波源到管道上任意一点的螺旋导波传播路径有无数条,各阶螺旋角不连续。利用螺旋导波进行管段检测提供了缺陷的多角度入射信息,对缺陷高分辨率检测具有重要意义。     

高效超声成象系统

本文以计算机为核心,以传统的超声探伤仪为基础开发了一套高效超声成象系统,能够实现Ａ、Ｂ、Ｃ扫描成象、数据处理、缺陷定位、定量和定性分析,拓宽了传统超声检测的应用范围。该系统采用多探头扫描成象,大大提高了系统检测效率,与传统超声成象系统相比具有结构简单、成本低、检测效率高、精度高、功能强和使用方便等优点。     

电磁超声C扫描在管道内检测缺陷复检中的应用研究

在管道检测中,漏磁内检测的方法可以实现对管道内部缺陷的初步定位,但是难以获取缺陷的形貌、面积等具体信息.在对管道进行漏磁内检测,初步确定缺陷区域后,使用电磁超声C扫描的方法对管道缺陷区域进行复检,通过信号后处理的方法分析管道在检测区域内的腐蚀情况,获取了管道内腐蚀缺陷的形貌、深度、面积等信息,为后续对管道的剩余寿命评估...     

周向一致兰姆波电磁超声换能器设计与实现

针对板结构大范围健康检测问题,进行了周向一致兰姆波电磁超声换能器研制。基于电磁超声检测原理,建立板中周向一致兰姆波EMAT的理论模型,推导出换能器接收电压及等效灵敏度表达式。基于换能器结构参数与等效灵敏度关系,设计制作了7种类型的周向一致电磁兰姆波换能器,并进行了换能器阻抗匹配设计。通过实验和理论分析表明,设计的EMAT能有效激励单一模态S0兰姆波,对特定波长的兰姆波具有选择性,且其实测换能器中心频率与设计值能很好吻合。同时,在同一频率下,实验测得不同内外径比的换能器其灵敏度分布与理论曲线能很好吻合。检测实验证明,设计的换能器能在其周围360°方向具有很好的一致性,为后续板结构换能器阵列奠定了基础。     

电磁超声接收系统的设计与实现

提出了一种由正交矢量锁相发大器为核心构成的电磁超声接收系统,该系统针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低,噪声干扰大的现状,以及锁相放大在提取噪声中微弱信号方面的优异性能,采用模拟与数字相结合的方式完成整个接收系统的设计.在该方案中,整个接收电路围绕由平衡调制解调器AD630构成的相敏检波器(PLD)展开,分别设计了信号通道、参考信道和相关器电路,并给出了相关的电路设计图.最后通过实验对比验证,证明该系统可以从噪声中提取出微弱的检测信号,且消噪效果明显,提高了信噪比.     

基于电磁超声导波的铝合金板材缺陷自动检测装置

针对目前国内外普遍采用的压电超声技术在铝合金板材检测中的不足,研制了基于电磁超声导波的铝合金板材自动检测装置.设计了激发和接收导波的电磁超声换能器(EMAT),由FPGA完成电磁超声发射接收电路控制和数据采集.利用LabWindows CVI软件编写上位机程序,通过USB总线实现FPGA与上位机的数据交换,并在上位机完成数据分析和处理.研制了机械装置控制探头在铝合金板材表面折线形运动,实现整个铝合金板材缺陷的检测,并为板材在线检测装置的研制打下基础.基于电磁超声导波的铝合金板材缺陷自动检测装置,可对厚度为10 mm以下的整个铝合金板材进行快速检测,并能在上位机实现缺陷的自动判别.     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削效率优化

针对精密外圆切入磨削加工时磨削效率问题进行研究。建立了磨削进给量与磨削时间的关系方程,进而得到磨削深度与时间的关系方程;建立了声发射信号的磨削理论模型,在线识别砂轮运动去除状态,通过加工试验分析磨削时间对磨削表面粗糙度和加工精度的影响;结合试验得到的声发射均方根信号进行曲线拟合,编写磨削时间在线分析软件,减少无效的磨削时间,提高磨削效率。试验结果表明:该方法能够在满足加工工艺的前提下,提高精密磨削切入磨的效率。     

通过太阳真空管光学性能推导光热转化效率的研究

光热转化效率是衡量太阳能集热器运行能力的关键参数。通过全玻璃真空太阳能集热器透射比和吸收比试验,分析不同太阳集热管的透射比和吸收比;在此基础上,推导太阳能集热器光热转化效率公式,提出理想状态和实际情况下真空管太阳能集热器光热转化效率公式;分析比较太阳集热器光热转化效率和平均日效率,认为罩玻璃管透射比、涂层吸收比、集热管均匀系数、散热损失、流动损失以及放置倾角是影响太阳集热器光热转化效率的因素。     

基于LS-DYNA的电磁冲击器阀芯能量传递效率研究

阐述了电磁冲击器冲击时的能量转换过程,对电磁冲击器阀芯构建了有限元模型,并利用LS-DYNA软件对其冲击过程中阀芯的能量传递效率进行了研究,得出合理的结论,为以后冲击机械的设计开发和优化设计提供了可靠的依据。     

锅炉热效率测试结果的影响因素探讨

锅炉的热效率测试中,影响结果的因素很多,如给煤量(以燃煤锅炉为例)的测定方式、给煤热值的采样工作、锅炉给水量的计算、除氧器与锅筒水位的变化、锅炉汽水参数的变化、炉渣量与含碳量的测定等等,这些因素对结果影响较大,而又容易被忽视。针对锅炉热效率测试的实际操作过程,多个易被忽略放过的影响因素进行分析,论述如何搜集基础数据,来得到客观准确的热效率测试结果,指导锅炉运行管理。     

厚壁铝管斜入射线聚焦垂直剪切波电磁超声探头设计

为将斜入射线聚焦垂直剪切(SV)波用于厚壁铝管缺陷探伤,提出了用于激励SV波的曲面曲折线圈优化设计方法.以不同曲率工件为检测对象,研究了以平面、平面弯曲及优化曲面的曲折线圈为主要元件的三种仿真模型,结果表明,优化曲面的曲折线圈在大曲率工件中的改进效果最为明显,其指向性精度最高可提高14.53％,探伤幅值最大可增强37....     

高强度Helmholtz声源的声学特性研究

为研究Helmholtz声源的声学特性,设计并制作了一款由扬声器和Helmholtz共振器组成的Helmholtz声源,并对其等效声阻抗、两端电压、输出声压值和电声转换效率随信号频率变化的响应特性进行了初步探索。结果表明,Helmholtz声源的声学特性与扬声器和Helmholtz共振器的相互作用有关,Helmholtz声源的声学阻抗特性主要由Helmholtz共振器决定;扬声器的谐振或Helmholtz共振器的共振能够增强Helmholtz声源的声波辐射能力,可以有效提高声源的电声转换效果;在选定的实验条件下,Helmholtz声源的最大输出声压值约是扬声器的22倍,此时Helmholtz声源的电声转换效率高达113%。