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。     

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。     

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。     

中厚板EMAT无损探伤的特点

介绍了基于电磁效应的中厚板EMAT(电磁超声波换能器)探伤装置的基本原理和主要技术特点,并与传统的基于压电效应的PET(压电超声换能器)自动探伤装置进行了比较分析。EMAT自动探伤装置具备检测钢板温度范围广、无需耦合介质、探伤速度快和抗干扰性强等优点,未来在中厚板行业将具有良好发展前景。     

ASTM E 1962-98 利用电磁声换能器(EMAT)技术进行超声表面检查的标准检测方法

1　范围1 .1　本检验方法是利用 EMAT技术检测材料表面缺陷 (如 :裂纹、裂缝、折叠、冷隔、分层、通漏、未熔合 )的指南。这一技术还可灵敏的检测材料距表面小于或等于瑞利波长的近表面缺陷。1 .2　本检验方法阐述了表面波通过电磁场非接触地耦合到材料中的过程。1 .3　本检验方法所述过程适用于所有可由电磁方法产生声波的材料 ;既包括导电材料 ,也包括铁磁性材料。1 .4　本检验方法力图对检测过程、检测结果及操作使用作出规定。1 .5　本检验方法并未提供检测指示的评价标准。检测指示的解释、分级和最终评价虽然是必要的 ,但已超出本文…     

曲折线圈折线角度对EMAT换能效率的影响

针对曲折线圈型电磁超声换能器的换能效率,分析了不同折线角度曲折线圈对EMAT(电磁超声换能器)换能效率的影响。根据声束指向原理,通过改变载流导线的角度,设计了0°、30°、60°、90°曲折线圈激励产生电磁超声导波,并采用收发分离式换能器结构在钢板上进行检测试验。结果表明,曲折线圈载流导线角度为0°时,EMAT激发的声波能量集中,方向性好,回波信号幅值强,为钢板的长距离检测提供了可能;曲折线圈载流导线角度增加为30°、60°、90°时,EMAT激发的声波信号纯净,简化了模态分析,对工程中钢板检测的信号简化处理具有重要意义。     

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。     

基于偏置磁场EMAT表面波换能器效率的分析

为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和线圈提离对偏置EMAT激励表面波的影响规律,并通过试验验证了其准确性,此外还研究了偏置磁铁对接收EMAT的影响。结果表明,偏置EMAT换能器激励的表面波幅值比常规EMAT的提高了51%,并且该方法不会在频域信息上发生主频分叉畸变问题,采用偏置EMAT接收的信号幅值比常规EMAT的提高了38%,偏置EMAT能有效提高检测灵敏度。     

电磁声换能器的设计与应用

常规超声波检测所用的换能器是通过电能与机械能相互转化的压电换能器。介绍几种从产生不同形式波型的角度出发设计出的电磁声换能器，它是一种通过电磁耦合方式产生和接收超声波的挟能器。     

电磁超声高温测厚原理及应用案例

电磁超声是超声波无损检测的一个分支。该技术利用电磁场的相互作用,在被测材料表面产生超声波。因此,电磁超声无损检测过程无需使用耦合剂,并且支持非接触检测。不停工情况下的在役管道以及其他压力容器的剩余壁厚测量是当今无损检测领域的一个研究热点。在常温管道测量方面,使用传统的压电超声可以比较精确地测量管道的剩余壁厚。但是,在高温管道测量方面,目前高温耦合剂还是存在易于挥发、效果不稳定的缺点,而且价格昂贵,不利于实际应用。文章介绍了电磁超声测厚的基本原理、电磁超声厚度测量的仪器设备、探头及其使用范围。结合高温管道测厚的实际应用案例,对电磁超声测厚应用进行了阐述、分析和总结。最后得出,电磁超声由于无需接触、不需要耦合剂等特点,对材料的高温测厚具有独特的优势。     

脉冲涡流和电磁声换能器双探头无损检测

在许多情况下，只应用一种NDT技术存在不足，这就迫使NDT操作人员使用一种以上的技术以保证检测出危害被检物使用寿命或功能的缺陷。但分别实施多种技术的检测，就会延长检验时间。介绍了一种新的NDT设施，采用两种不同的非接触无损检测技术进行互补，即电磁声换能器（EMAT）和脉冲涡流（PEC）探头。检测结果表明，脉冲涡流和电磁声换能器因是非接触，所以可应用于材料生产过程中的自动在线检验，也可用于在役检验。     

基于S构型内检式EMAT的管道裂纹电磁超声螺旋导波定量检测

为了解决传统轴向导波对管道斜向裂纹检测灵敏度低的缺点，基于电磁超声螺旋导波检测机理，提出了一种适用于管道斜向裂纹检测的S构型内检式EMAT(电磁超声换能器)。针对所提换能器，建立金属管道电磁超声螺旋导波检测有限元模型，探究不同螺旋角螺旋导波在管道上的传播过程和回波信号特征。搭建了电磁超声螺旋导波检测试验系统，采用所提EMAT和L(0,2)轴向导波EMAT对斜向裂纹进行检测。试验结果表明，S构型内检式EMAT对于斜向裂纹具有更高的检测灵敏度，对于裂纹的高分辨率检测具有重要意义。     

点聚焦表面波EMAT声场特性及其试验

针对曲折线圈电磁超声换能器(EMAT)换能效率和信噪比低的问题,建立了点聚焦EMAT的三维声场有限元模型,通过瞬态和稳态分析,分析了激励频率、线圈匝数和导线长度对点聚焦EMAT的声场聚焦特性以及缺陷回波特征的影响规律。搭建了0.5 MHz点聚焦EMAT检测系统,用于铝板中不同直径的圆孔检测,并与传统的曲折线圈EMAT进行对比。结果表明:采用点聚焦表面波EMAT,可以极大程度地提高信噪比和缺陷检测能力。     

一种新型的基于标准块的超声波管道测厚方法

超声波测厚是管道腐蚀检测最重要的技术之一。常规的超声波检测管道壁厚的方法主要是利用超声波测厚仪定期对管道表面进行检测,它的局限性在于无法对埋地或者其他处于危险环境的管道进行在线监测,同时由于漂移的存在,在线监测的功能无法实现。此外,采用常规的波形自相关算法测厚,由于实际中波形的线性相关降低,单单考虑最大正相关系数位置作为超声波回波到达时刻,会导致测量的误差大大增加。因此,将管道模型转换为平板模型,在平板模型的基础上,提出了一种基于标准块和最大相关系数直线拟合算法的超声波测厚方法。仿真和实验的结果表明,这种厚度测量方法具有较高的精度。本文提出的这种新的超声波测厚方法,对超声波在线监测管道壁厚的指导具有较大意义。     

电磁超声检测各向同性金属材料的弹性模量及声波模式转换

介绍了一种利用电磁超声波检测(EMAT)各向同性金属材料弹性模量的方法,检测对象为CSK-ⅡA标准试样(材料为20钢),利用大功率电磁超声检测系统同时激发横波和纵波,横波和纵波的传播速度分别为3 241.20m·s-1和5 937.62m·s-1,进而得出杨氏模量和泊松系数分别为212.51GPa和0.288 1。推导出横波转为纵波的模式转换效率为9.5%,系统激发纵波的效率是系统激发横波效率的9.2%。该检测方法不需要耦合剂和打磨工件,检测表面可以有腐蚀缺陷和凹凸不平,避免了传统压电超声检测需要使用耦合剂而带来的检测误差,提高了测量精度和检测效率。     

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…     

利用电磁声换能器(EMAT)技术进行超声表面检查的标准检测方法

1 范围 1.1本检验方法是利用EMAT技术检测材料表面缺陷(如:裂纹、裂缝、折叠、冷隔、分层、通漏、未熔合)的指南.这一技术还可灵敏的检测材料距表面小于或等于瑞利波长的近表面缺陷.     

用于钢管的气浮式电磁超声测厚探头

为了对钢管的电磁超声测厚系统进行升级,在前期设计的磁化器与线圈分离的电磁超声测厚探头的基础上,提出了一种气浮式电磁超声测厚探头的设计方法,其原理是利用在探靴和钢管表面之间形成的气膜消除接触式摩擦,来实现对钢管的全浮动随动跟踪。通过理论分析,得出了钢管不同偏心率下气浮探靴的最大承载力;并通过搭建8通道电磁超声检测设备对钢管进行测厚试验,结果验证了该方法的有效性。理论分析和试验结果表明,相比传统的钢管电磁超声测厚方法,气浮式钢管测厚解决了探头的磨损严重问题,延长了探头的使用寿命,更好地满足了钢管在线检测的需求。     

无损检测技术在核电站管线管道冲蚀测厚中的应用

分析了核电站管线管道减薄的发生机理,并依据减薄管道的位置、结构、表面状况、温度、直径等特点,对超声波测厚仪测厚、超声波探伤仪测厚以及射线照相测厚技术进行了对比与分析,并阐述了无损检测新技术在核电站管线管道测厚中的具体应用和发展前景。     

热交换器和锅炉管道缺陷的电磁声换能器快速定位

对热交换器和锅炉管道进行在役检测，需高速和高检出率的无损检测技术。介绍一种快速的热交换管（φ内径＝１０￣２０ｍｍ）和锅炉管（φ外径＝２５￣１００ｍｍ）检测及缺陷定位的无损检测方法，该方法基于非接触式的电磁声换能器（ＥＭＡＴ），该换能器能远距离作用并产生水平剪切（ＳＨ）导波。