电磁超声lamb波检测特性研究

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1、分类号：TB55密级：公开UDC：621.3编号：201421401060河北工业大学硕士学位论文电磁超声Lamb波检测特性研究论文作者：张严伟学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：刘素贞职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金（E2016202260）天津市自然科学基金（16JCYBJC19000）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONCHARACTERISTICSOFELECTROMAGNETICULT

2、RASONICLAMBWAVETESTINGbyZhangYanweiSupervisor:Prof.LiuSuzhenDecember2016ThisworkwassupportedbytheHebeiProvincialNaturalScienceFoundation(E2016202260)andtheTianjinNaturalScienceFoundationofChina(16JCYBJC19000).摘要电磁超声Lamb波检测技术结合了电磁超声技术和导波检测技术，具有非接触、检测效率高、灵活便捷等优点，能够对大型构件进行快速检测，在无损检测领域具有良好的应用前景。

3、但是，电磁超声Lamb波检测中仍存在一些不足，如EMAT在非铁磁材料中换能效率低，接收信号信噪比不高，Lamb波的频散性、多模态特性使接收信号杂乱，缺陷识别困难及常规检测方式对早期微缺陷不敏感等。因此，本文开展了基于电磁超声Lamb波检测特性的研究。1）针对非铁磁材料中EMAT激发Lamb效率低的问题，通过对现有永磁体磁路的改进，设计了新形式的永磁体结构，提高了非铁磁材料中静态偏置磁场的强度，进而增加了EMAT的换能效率。2）根据低频段S0模态和A0模态Lamb波的波结构及EMAT激发的特点，通过对EMAT加载方式的选择实现了对激发Lamb波模态的控制，增加了对应模态Lamb波

4、的激发效率，并且提高了对非主模态Lamb波的抑制效果。3）针对Lamb波在传播过程中多模态的出现会影响缺陷的检测及识别，提出了双EMAT激发结构产生单模态Lamb波的方法。4）搭建了电磁超声Lamb波实验平台，对本文提出的磁路结构、Lamb波模态控制方法及双换能器激发结构进行了实验验证。针对常规超声检测对早期微小缺陷不敏感的问题，结合非线性超声检测技术，对电磁超声Lamb波非线性检测特性进行了探索性研究，并以闭合裂纹缺陷为例，仿真分析了不同模态Lamb波与闭合裂纹相互作用的过程，研究了裂纹参数对二次谐波幅值的影响，并通过高次谐波幅值的变化，对闭合裂纹损伤情况进行量化分析。关键词

5、：电磁超声Lamb波模态控制单模态非线性IABSTRACTElectromagneticultrasonicLambwavedetectingcombinesthecharacteristicsofelectromagneticultrasonictestingandguidedwavestesting,whichhasabetterapplicationprospect,duetoitsobviousadvantages,suchasnocontact,detectingefficientandexcitingconvenientet.al.However,thereares

6、tillsomeshortcomingsintheelectromagneticultrasonicLambwavetesting.Forexample,itisdifficulttoanalysisandtointerprettheechosignalsbecauseofitsmulti-modesanddispersion,andthelowertransducingefficiencyofelectromagneticultrasonictransducermakestheexcitationsignalisweakrelatively,whichreducesdetec

7、tionefficiencyofLambwavesinlargecomponenttesting.Besides,theconventionallinearultrasonictestingtechnologyisnotsensitivetothemicroscopicdefectsinmaterialsorstructures.So,inordertosolvetheaboveproblems,thecharacteristicsofelectromagneticultrasonicLam