电磁超声兰姆波的无损探伤技术.pdf

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1、2012正仪表技术与2012第12期InstrumentTechniqueNo．12电磁超声兰姆波的无损探伤技术杨理践，梁震，高松巍(沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：针对金属薄板的缺陷检测问题，进行了电磁超声兰姆波无损探伤技术的研究。基于兰姆波的频散特性，推导出了兰姆波各模式相(群)速度关于线圈间距、频厚积及激励频率的表达式，确定了电磁超声换能器的结构参数。设计了一种DDS与FPGA相结合，产生串码、频率可调的脉冲激励信号串发生电路，利用H桥放大电路对激励信号进行了升压处理，并对激励线圈进行了阻抗

2、匹配。试验结论表明：永磁铁与激励线圈的不同组合形式可以分别在铁磁性和非铁磁性金属薄板中激发出兰姆波。研制的功率放大电路及信号处理电路能够在金属薄板中激发出高性能的兰姆波并实现稳定接收，具有较高的信噪比，能够实现对金属薄板的无损探伤。关键词：电磁超声；EMAT；兰姆波；金属薄板；无损探伤中图分类号：TG115．28文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)12—0076—04ElectromagneticUltrasonicLambWaveDefectDetection0fMetalYANGLi—jian，LIAN

3、GZhen，GAOSong—wei(ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Forthesheetmetaldefectdetectionproblem，advancedtheelectromagneticultrasonicLambwavenondestructivetestingtechnologyresearch．BasedonthedispersioncharacteristicsofLambwaves，derivedoutthemod

4、eloftheLambwavephase(group)velocityofthecoilspacing，frequencyandexcitationfrequencythicknessproductexpressionanddeterminetheelectromag—neticultrasonictransducerstructureparameters．DesignaDDSandFPGAcombinedgeneratingcircuit，whichcangeneratestringofcode，adjustablepul

5、sefrequencyexcitationsignalstring，UsedtheH—bridgeamplifiercircuitexcitationsignalfortheboosttreatmentandthenimpedancematchedtheexcitationcoil．Experimentconcludedshown，differentformofpermanentmagnetandexcitationcoilscombinationcanrespectivelystimulateLambintheferrom

6、agneticandnon—ferromagneticmetalsheet．Developedpowerampli—tiercircuitandsignalprocessingcircuitcanstimulatehigh—performanceinsheetmetalandrealizestablereception，hasahighsig—naltonoiseratioandcanexecuteNon—destructivetestingofmetalsheet．Keywords：electromagneticacous

7、tic；Lamb；EMAT；metalsheet；nondestructivetesting0引言1超声兰姆波探伤的基本原理金属薄板，是装备制造业不可缺少的材料，其高强度、低密电磁超声兰姆波是依据电磁感应原理进行缺陷检测。通度等性能，是建造飞机、舰船、高速列车等不可替代的主要材过超声换能器的永磁铁及交流线圈产生偏置磁场，在金属板内料⋯。但目前金属薄板在生产的过程中不可避免的存在裂纹、形成洛伦兹力，产生机械振动，形成贯穿板厚的超声波。接收分层、夹杂等缺陷，所以必须利用无损探伤技术剔除存在缺陷是激励的一个逆过程，接收线圈在质点振

8、动切割磁感线时感应的板材。电磁超声兰姆波探伤技术具有非接触性、高效性、灵出电动势，若存在缺陷，信号回波会发生变化，因此通过接收信活性等优点，其在金属薄板无损探伤领域有着广阔的发展前号的变化便可进行判断和定位。景。目前，电磁超声换能器(EMAT)阵列结构在大型金属板全1．1超声兰姆波激发原理