电磁超声检测机理的实验研究

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1、摘要电磁超声（ElectromagneticAcousticTransducer，EMAT）是无损检测领域出现的新技术，以其精度高、不需要耦合剂、非接触、适合于高温检测、移动检测和相控阵操作，以及容易激发各种超声波型等优点，正越来越受到人们的关注和重视。其缺点为换能效率低，信号微弱，需要在检测中克服。论文首先在论述多年来电磁超声技术发展和应用，总结前人研究成果的基础上，对EMAT的电-声换能机理进行了探讨，分析了洛仑兹力、磁性力和磁致伸缩力产生电磁超声的理论基础，并与压电超声进行了比较，设计电磁超声检测系统的方

2、案，并对其关键的阻抗匹配进行了研究，指出了阻抗匹配的重要性，给出了一种有效的阻抗匹配方法。其次通过设计电磁超声接收实验，对多种条件下实验结果的比较与分析，实验中电磁超声信号出现位置与理论计算值差别较小，表明接收到的信号是电磁超声信号。最后在电磁超声激励实验中，设计电磁超声线圈，通过对电磁超声线圈、偏置磁场、被测体和阻抗匹配网络进行合理的组合，利用回折线圈在铝中激励出表面波、板波、垂直偏振横波，在不锈钢铝板中激励出板波，利用平面螺旋线圈在铝块中激励出体波，从而实现了电磁超声的激励和接收，为下一步实验和仪器开发奠定

3、了基础。如果选择合适的超声波模式，将产生电磁超声诸因素进行合理组合，并进行合理的阻抗匹配，精度达到了检测实际应用要求，电磁超声便能应用于实际检测中。由于电磁超声固有的优点，电磁超声检测具有广泛的应用前景。关键词：电磁超声阻抗匹配超声波无损检测IAbstractElectromagneticAcousticTransducer(EMAT)isagloballeadingtechnologyinthefieldofnon-destructivetesting(NDT).ThefeaturesofEMATs,such

4、ashighaccuracy,contactlessness,need-no-couplant,makethemparticularlysuitableforthenondestructiveinspectionunderhightemperature,movingobjectsandphased-array-controlledoperation.Theyalsocaneasilygenerateultrasonicwavesatdifferentmodes.Allthesemeritsmakethematt

5、ractmoreandmoreattentionfromresearchers.However,EMATsalsohavetheirblemishes,suchaslowtransductionefficiencyresultinginweaksignal,whichshouldbeovercomeduringinspection.Firstly，basedonthereviewofEMATtechnologydevelopmenthistoryanditsapplicationactuality,thisth

6、esisdiscussesthemechanismofelectro-acoustictransductionphenomenonofanEMAT,analysestheoreticalbasisofultrasonicgenerationwithEMATduetoLorentzforce,magnetizationforceandmagnetostrictionforce.EMAThasbeencomparedwithpiezoelectricacoustictransducerinthisthesis.Th

7、isthesisdiscussestheimpedancematchingtechnologywhichhasanimportanteffectforEMATandintroducesamethodofdesigningEMATtestingsystem.Secondly，anEMATreceivingexperimentisdesignedinthedissertationanditisshowedthatexperimentaldataapproximatedtothecalculationareassur

8、edlygeneratedbyEMAT.Lastly，EMATultrasonicgenerationindifferentspecimenshavealsobeenexperimentized,afterEMATcoildesigned,impedancenetworkingmatchedandbiasmagneticfieldchosen.Rayleighwave,Lambwave