用于无损检测的电磁超声换能器研究进展

电磁超声换能器(EMAT)是一种通过电磁耦合方法产生和接收超声波的换能器。由于EMAT具有非接触性、无需耦合剂等优点,受到广大无损检测与评估工作者的广泛关注。从物理原理出发,介绍了EMAT过程数学建模、装置设计以及工程应用等方面的研究现状,并对其发展趋势作出了展望。     

电磁超声换能器在残余应力超声测量中的应用

简述电磁超声换能器(EMAT)的基本原理,介绍几种EMAT的结构及其在超声波残余应力测量中的应用.     

ASTM E816-96利用电磁声换能器(EMAT)技术进行超声检查的标准方法

1　范围1 .1　本标准规定了利用电磁声换能器 ( EMAT)进行特定的超声波检测的工艺规程和方法。推荐利用EMAT技术进行表面检测、整体检测和测厚的特定应用。1 .2　本标准方法为利用电磁声换能器能产生和接收超声波信息进行可靠的能再生的超声波整体检测和测厚提供了技术细节和指导方针。在这一点上 ,EMAT技术可以作为一种基础性技术为各种元件的适用性和生产的过程控制提供无损评估办法。1 .3　本标准方法包含了一些非接触性检测方法 ,这些方法是利用电磁场产生连续不断的超声波能量进入到样品中去的方法进行检测的。常用到的波形有表面…     

超声波探伤换能器及其性能要求

本刊1995年第1期刊出了“超声波探伤换能器的重要性”一文,目的是想唤起超声波换能器生产厂商及超声波探伤人员的重视,以促进国产超声波探伤换能器质量的提高。文章发表后,引起了不少从事超声探伤工作者的注意,但由于条件的限制,国内不少生产厂对如何改进和提高换能器的性能指标,缺少必要的措施,为此,想再就探伤用换能器性能指标要求提出具体意见,以引起生产者和使用者的重视。 1 超声波的发射和接收 目前用于超声波探伤的换能器,大都利用压电材料所具有的压电效应,以产生和接收超声波,通称为压电超声换能器。 压电材料具有外部加机械压力,使之变形,其表面即产生电荷的效应,这是1880年居里兄弟所发现,随后于1881年又发现了在压电材料两极间加以电压就产生变形的现象。前者称为压电效应,后者称     

新型换能器式大力矩超声波电机的研究

超声波电机是一种利用压电晶体逆压电效应获得驱动力矩的新原理电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁电机工作原理截然不同。针对目前超声波电机输出力矩小的不足,提出了一种新型换能器式大力矩超声波电机结构。对电机的运行机理进行了分析,并利用有限元软件ANSYS分析了电机定子的振动特性和阻抗特性,同时提出了一种振子间解耦的方法。通过实验得到了电机的运转特性,在预紧力为13N时得到电机最大输出力矩为2.8N.m。     

确定电磁超声换能器钢管检测最佳磁化强度的试验研究

由于电磁超声换能器检测钢管缺陷时,其磁场强度影响超声波幅值,进而影响检测灵敏度。为此设计了确定最佳磁化强度的试验方案,通过试验得到超声波幅值随电磁场激励电流的变化曲线。确定了最佳磁化强度时的激励电流。     

基于电磁超声的金属板测厚技术仿真研究

针对金属板厚度测量问题,研究了电磁超声波在金属板中的传播特性,根据有限元理论,利用ANSYS有限元分析软件对金属板测厚换能器进行了仿真分析。建立了测厚换能器的三维模型,对模型进行了电磁分析和电磁结构耦合分析。分别得出了被测试件内感生出的涡流和受到的洛伦兹力以及被测试件内部受到的位移情况。仿真结果表明,被测试件内质点受到的洛伦兹力方向为向下,且线圈正下方的洛伦兹力最大;通过不同时刻质点位移的变化可以直观地观察出电磁超声波在板中的传播状况;通过对单个质点位移的分析得出了该模型产生的电磁超声波的质点位移最大方向是向下的;该模型产生的超声波是向下的,可用于模拟电磁超声的测厚情况。     

多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

为了减少多通道电磁超声换能器的磁铁数量,提高检测信号的信噪比,提出了一种组合型磁铁结构EMAT(电磁超声换能器),使用该EMAT可以在一次检测过程中完成超声测厚、轴向导波和周向导波扫查。通过仿真优化了换能器结构设计,分析了其结构参数对磁场强度的影响。设计换能器并搭建试验平台,验证了模型结构的正确性。与传统换能器的励磁效果相比,该换能器在工件近表面产生的磁场强度较大,可以在一次检测中同时完成测厚与轴向和周向两个方向的导波扫查;测厚信号的信噪比提升了2 dB,导波信号的信噪比提升了19.5%,检测效率得到提高。     

超声波换能器计算机辅助设计

超声波换能器是利用压电效应的原理,实现电声讯号相互转换的器件,是超声波检测设备不可缺少的关键部件,其品质在超声波仪器性能中占有十分重要的位置,在长期实践的基础上,建立的压电换能器理论与优化设计理论相结合,并引入计算机作为工具,由此设计的压电换能器,其性能具有独特的优越性,这里介绍设计思想及使用方法。     

板状结构缺陷电磁超声导波检测技术研究进展

概述了国内外板状结构缺陷电磁超声导波检测技术的研究进展。从激发兰姆波的电磁超声换能器(EMAT)技术、EMAT的优化设计、超声导波聚焦、EMAT接收信号超声波成像技术等方面,对板状结构缺陷无损检测技术取得的突破进行了评述。提出了有待进一步解决的问题。     

电磁超声表面波换能器发射过程的精确建模与分析

针对具有曲折线圈结构的电磁超声表面波换能器模型精度较低问题,以铝合金板材表层缺陷检测为背景,在考虑交变磁场影响前提下,通过将有限元方法与解析法相结合,建立了一个精确描述电磁超声表面波换能器发射过程的三维模型。仿真分析表明,换能器在发射过程中产生的交变磁场可激发出两倍频率成分的表面波;该表面波分量能够有效提高换能器的缺陷敏感度;增加发射电流、降低提离距离均可显著增强该分量。试验验证了所建模型的有效性和精确性。     

基于电磁超声的钢板裂纹检测系统

设计了一种基于磁致伸缩原理的电磁超声裂纹检测系统。该系统由脉冲电源激励换能器线圈,进而在钢板中激发超声波,接收信号经过放大滤波后输入计算机进行处理。利用此系统进行钢板裂纹检测试验,裂纹定位误差〈1％。系统运行稳定可靠,可以用来检测钢板裂纹缺陷。     

超声波振动拔管换能器的设计

介绍了超声波振动拔管的原理，以及超声波振动拔管换能器的设计情况。     

超声波振动拔管换能器的设计（续）

介绍了超声波振动拔管的原理，以及超声波振动拔管换能器的设计情况。     

ASTM E1774-96电磁超声换能器(EMAT)标准导则

前言　概要——超声技术在无损评价文献中已经充分确立其地位 ,超声波的产生起初主要是通过一些形式的电能到机械能的转换而实现的 ,通常是压电效应。但这种产生超声波很有效的方法有一个缺点 ,就是通常要求有一种液体做机械耦合介质以便超声波能顺利进入被检材料 ,耦合剂的使用通常需要将被检材料浸入液体或在被检材料表面覆盖一液体薄层。原理——电磁超声不需要与声波在其中传播的材料接触 ,就可向其发射并接收返回的超声波 ,但使用电磁超声检测的材料必须具有导电性或铁磁性 ,或导电性和铁磁性都具有。电磁超声换能器作为一种超声发射器…     

超声波探伤换能器的重要性

本文就超声波探伤用换器的性能要求提出了性能参数要求，指出目前国产换能器的问题，并粗浅地探讨了对于探伤用超声换能器应重视的问题。     

基于超声波悬浮支撑的高速电机的设计

设计了利用单项支撑转子超声波悬浮的高速电机,采用压电换能器、永磁同步电机主轴,换能器辐射端面与主轴悬浮支撑帽均采用锥度相同的圆锥形结构,以保证主轴高速旋转时高度自动定心。测试结果表明:当超声波电源输出功率在500 W时,主轴转速达到20 000 r/min以上,悬浮间隙超过100 nm,大于两接触面粗糙度总和,主轴运转平稳,无接触摩擦噪声,不存在电磁耦合所导致的转矩波动和径向振动问题。     

考虑负载切换的超声加工振动建模与控制

通过建立换能器和负载的等效M-C-K数学模型,分析了负载对超声波换能器的动态影响,并在Matlab软件中建立换能器的传递函数与仿真模型。提出了PID和H∞振动控制算法,其是建立在Matlab的Simulink仿真。通过对比分析发现,PID和H∞算法可实现准确、快速的控制效果。最后,对理论和仿真计算进行了实验验证。     

静态偏置磁场对铁磁材料电磁超声换能器信噪比的影响

电磁超声换能器的信噪比低,严重限制了电磁超声技术的进一步发展。为解决这一问题,分析了影响电磁超声换能器信噪比的关键因素——静态偏置磁场。以麦克斯韦方程组和波动方程为理论基础,建立了铁磁材料电磁超声换能器数值模拟方法并开发了相应的程序,探究了静态偏置磁场强度对电磁超声换能器的影响。结果表明:随着静态偏置磁场强度的增大,磁致伸缩体力逐渐减小,而洛伦兹力一直增加;永磁体厚度的增大,使回波信号幅值逐渐减弱,但趋于稳定。     

专利名称：一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法

一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法，包括：定模、动模和贯穿于定模和动模的导柱，其特征在于：所述注射成型模具内至少设有一个可降低注射成型模犁腔内物料黏度和流动性的由超声波发生器带动的换能器；所述换能器埋设在距离型腔表面处或通过连接变幅杆替代推杆插入型腔。在注射成型的注射或保压或注射至保压工序过程中，启动换能器运行时间≤60S。