电磁超声检测技术的研究进展

目前无损检测的重要性已经得到了各行业广泛的认识。电磁超声检测(EMA)作为新兴的无损检测技术,由于在产生和接收超声波的过程中具有换能器与媒质表面非接触、无需声耦合剂、重复性好等优点而受到广泛关注,在无损检测领域中逐渐占据了重要地位。从电磁超声检测原理入手,介绍了电磁超声检测的最新研究成果和应用,并预测了发展趋势,为电磁超声无损检测技术的广泛应用提供了参考。     

固体复合绝缘材料的超声无损检测技术研究

本文研究了高电压复合绝缘材料和电气绝缘管材的干耦合超声无损检测（ＮＤＴ）技术。利用这一先进的无损检测方法和评价技术，可以发现高电压复合绝缘材料内部的潜伏性绝缘缺陷，如绝缘管材和板材内部的冲击损伤、裂纹、气隙、碳化层等缺陷，同时，根据干耦合超声检测波形的波高、形状和延时的变化进行绝缘缺陷的诊断分析，可以检测出非均匀。各向异性复合绝缘材料内尺寸超过１．０ｃｍ＾２的潜伏性缺陷。对６６ｋＮ、ＳＦ６高压开关     

高频涡流加载下闭合裂纹的动态响应特性

闭合裂纹是金属材料疲劳损伤的早期表现形式之一,因其界面相互啮合且紧密接触使得传统电磁超声检测方法对于其检测效果并不理想。本文把非线性检测技术与电磁超声相结合,建立电磁换能机理产生的应力波与以非线性弹簧理论搭建的闭合裂纹响应过程的有限元模型,模拟高频涡流加载下电磁超声表面波传播过程中振动质点的位移分布及其幅频特性,通过分析二次谐波分量研究电磁超声表面波在含闭合裂纹金属铝板中的非线性传播特性,为电磁加载技术应用于闭合裂纹的超声非线性检测提供理论基础。     

电磁超声技术在变电站GIS管道裂纹检测中的应用研究

研究了利用电磁超声导波来检测GIS管道裂纹缺陷,设计了电磁超声换能器并进行了裂纹检测实验研究.实验结果表明,该方法可以有效检测GIS管道的裂纹缺陷,是一种有前景的GIS管道裂纹检测方法.     

电磁加载对超声传播特性的影响

近年来,非线性超声技术在检测结构微损伤方面的能力引起了国内外学者广泛的关注。如何提高闭合裂纹引起的非线性声学响应是非线性超声检测技术要解决的关键问题。本文提出利用电磁加载的方式激励闭合裂纹处于动态扩展状态,并实现对超声的调制过程,进而产生较为强烈的超声非线性效应。通过研究电磁加载过程对闭合裂纹的激励效果,分析不同电磁加载参数对超声传播过程的影响特性,给出超声回波信号与电磁加载之间的对应关系,为超声非线性检测技术的工程应用提供重要依据。     

电磁超声无损检测技术的ANSYS仿真研究

利用有限元分析软件ANSYS对电磁超声无损检测技术进行了研究,通过仿真,比较了电磁超声检测过程中缺陷对被测导体表面磁流密度、磁感应强度和涡流等的影响,并介绍了ANSYS软件进行瞬态电磁场仿真的过程,为电磁超声的研究提供了帮助.     

基于深度学习与多频电磁阵列检测的金属板材表面和内部缺陷识别方法

针对传统电磁检测技术对金属内部缺陷检测能力不足问题,提出一种基于深度学习与电磁检测的金属板材表面和内部缺陷识别方法.实验建立了不同深度、位置、数量的9类表面与内部典型气隙缺陷模型,验证了多频检测可行性,考虑阵列传感器激励电压与感应电压关系,引入保持平衡性的数据采集方法扩充数据集并预处理;构建DNN与CNN深度学习网络对...     

用于电磁超声铝板检测的脉冲电磁铁

电磁超声换能器是一种新型超声波发射和接收装置。通过建模、有限元分析、电路仿真等多种方法,设计了一种结构简单、实用性强的用于电磁超声铝板检测的脉冲电磁铁。该脉冲电磁铁由脉冲电流激励,工作时瞬间建立较强磁场,工作结束后磁场迅速消失,从而使电磁超声装置的体积、重量显著降低。最后,结合铝板厚度测量实验,验证了脉冲电磁铁设计方法的有效性。     

非铁磁材料的电磁超声接收过程数值模拟及实验研究

针对非铁磁金属板的缺陷检测问题,进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂,已有仿真大多是针对发射过程,并且被测体不含缺陷。该文研究建立了超声发射、电磁超声换能器接收的有限元模型,对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性,设计并制作了回折形线圈,然后研究了线圈导体尺寸及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响,并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明:仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置,实验结果与仿真结果相吻合。该工作对电磁超声被测试样有无缺陷时接收信号的分析和线圈设计有参考意义。     

用于不同深度残余应力检测的电磁超声激励装置

基于临界折射纵波(longitudinal critically refracted waves,L_(CR))声弹性理论,采用不同激励频率的LCR波可对试件不同深度的平均残余应力进行测量。压电超声换能器都有其固定的激励频率,测量不同深度的应力需要更换所对应频率的压电换能器,操作较为繁琐。针对该问题,根据电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激发原理,提出一种可以激发不同频率LCR波的电磁超声激励装置设计方案,并将其应用于试件不同深度应力的检测中,提高应力检测效率。设计电磁超声临界折射纵波激励装置,仿真分析不同频率LCR波的激励效果;制备应力随深度变化的待测试件,并基于电磁超声LCR激励装置对不同深度的应力进行检测,验证了该方法在检测金属结构不同深度的应力分布的有效性。     

电磁超声特征信号检测系统的设计

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)转换效率低、信号微弱、信噪比低的问题,设计开发了包括电磁超声换能器在内的,由低噪前置放大器、宽带接收器以及基于虚拟仪器的正交锁相放大等构成的电磁超声检测系统。对比了传统EMAT结构与新的EMAT结构磁通密度的不同,通过提高偏置磁场的强度提高EMAT的换能效率;分析了前置放大器、宽带接收器、电磁超声换能器的频率响应特性;研究了相敏检波器中低通滤波器的阶数、滤波器类型以及截止频率对电磁超声回波信号检测的影响,并对铝板进行了缺陷检测实验。实验结果表明:该系统能够实现电磁超声信号的实时采集、分析和存储,同时能够提高信号的信噪比和分辨率。     

骨架型电磁超声相控阵换能器设计

针对骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法不明确、换能效率低的问题,采用有限元建模仿真和实验相结合的技术路线,研究一种骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法。建模分析了单通道电磁超声换能器(electromagneticacoustic transducer,EMAT)线圈绕制方式,随着角度增加,线圈采用水平绕制方式产生的声压显著大于垂直绕制方式;分析了在线圈间隔离绕制和重叠绕制2种方式下,电磁超声相控阵声场的变化规律,结果表明重叠绕制方式激发产生的横波幅值明显大于隔离绕制方式。在上述仿真分析的基础上,研制了导线长度为10mm、30匝的骨架型电磁超声相控阵换能器,成功实现了铝板中直径为3mm垂直孔的缺陷检测。     

管道电磁超声传感器阵列检测技术研究

采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。     

一种电磁超声检测用脉冲激励电源的研制

针对电磁超声检测中换能器能量转化效率低、缺陷检测灵敏度不高等问题,研制出一种新型参数可调的脉冲激励电源。本文主要介绍该激励电源的控制、驱动、功率放大及反馈等电路单元的具体实现方案。实验结果和实际应用表明,该激励电源具有多种参数可调、输出功率大、工作安全稳定等特点,适用于钢板和钢管裂纹缺陷的电磁超声检测。     

理想的防磨弯头——夹套铸石弯头

铸石在我国生产和使用已有近三十年的历史,具有较丰富的经验。但以前使用铸石,由于工艺所限只能生产板材及异形板和短的管材,因而它的使闻受到很大的限制。另外在使用板材和管材时存在着加工公差、变形、接缝、     

涡流探伤技术在电站设备中的应用

针对电站锅炉用金属管材在原始缺陷的问题,介绍了涡流探伤技术在电站设备中的应用。利用该技术的高效探伤特性进行安装前原始管材的检测,可有效地避免由于管材原始缺陷造成的事故隐患。     

钢板电磁超声换能机理及塑性损伤的非线性超声检测

铁磁材料电磁超声换能器(electromagneticacoustic transducer,EMAT)的换能机制与外加磁场、材料的磁化特性和磁致伸缩特性有密切的关系,电磁超声波的产生很大程度上取决于材料的电磁特性和偏置磁场。首先,建立钢板电磁超声波的有限元模型,分析偏置磁场及被测试件的电磁特性对电磁超声换能机制的影响,通过引入不同磁导率和电导率等效模拟塑性变形试件,分析换能机制与电磁特性的关系,并在此基础上搭建基于电磁超声表面波的塑性变形检测系统。其次,通过对拉伸的标准工字板试件进行磁导率检测,得到不同塑性损伤试件与相对磁导率变化的对应关系。塑性变形会改变钢板的电磁特性,进而影响到检测信号的变化。最后,对塑性变形进行电磁超声非线性检测,得到相对非线性系数与塑性变形的对应关系,并验证塑性变形、电磁参数与非线性检测信号之间的关系。     

基于非线性电磁超声表面波混频方法的金属疲劳裂纹检测

针对铝合金板材疲劳损伤检测困难的问题,构建含有疲劳裂纹界面力模型的电磁超声表面波混频调制模型,研究不同激发频率下的非线性超声表面波的混频调制效果,进而确定了激励频率。分析电磁超声表面波在铝板中的传播情况,以及不同裂纹深度和长度对非线性混频效果的影响。最后进行非线性超声表面波混频检测实验,对完好试件及疲劳试件的非线性特征进行对比分析,研究边频分量随激励信号频率、幅值、信号时延以及裂纹长度不同的变化情况,得到边频分量与微裂纹长度的关系曲线。实验结果表明,如果铝板中存在疲劳裂纹,会有边频调制分量出现;当两列混频信号同时到达疲劳裂纹时,非线性调制效应最强;通过边频分量与微裂纹长度拟合出的关系曲线可以有效监测裂纹的扩展,从而为金属疲劳裂纹的定量检测奠定良好的基础。     

基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法

电磁超声换能器(EMAT)因其非接触式的检测特点被广泛应用于无损检测和无损评估中,但如何用其判定裂纹的活性尚未见报道。因电磁声发射技术能够对微细裂纹进行检测并判定其活性,在考虑磁致伸缩效应的基础上,根据EMAT和电磁声发射两种检测方法的原理特性,实现EMAT对铁磁材料的电磁声发射检测。对EMAT进行仿真分析和实验,结合凯瑟效应和声发射理论,给出裂纹活性的判定依据。仿真和实验结果表明,EMAT可在铁磁材料中激发声发射信号,并实现对铁磁材料的损伤评定,为EMAT在实际检测中判定裂纹活性提供了理论和实践指导。     

高频脉冲电源的研制

针对电磁超声实验对脉冲电源的需求,研制了一种高频脉冲电源。采用UCC2895作为信号源,利用全桥电路将信号功率放大。详细介绍了信号发生电路、驱动电路和全桥逆变电路的设计方法,并给出了各主要节点的实验波形。该电源达到了各项技术要求,已成功应用于电磁超声实验。