一种简便的电磁超声测厚实现方法探究.pdf

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1、一种简便的电磁超声测厚实现方法探究康宜华，等一种简便的电磁超声测厚实现方法探究ResearchonthemDIementatiOnMethodofaSimpleThicknessMeasurementMethOdbyUsingEMAT康宜华溶君饧罢纠矾瑶(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：针对电磁超声(EMAT)测厚中大功率脉冲电源和高灵敏度放大器等设计困难的问题，提出了使用压电超声仪来完成电磁超声测厚功能的方法。该方法仅需要设计电磁超声探头和转换电路模块。通过试验确定了检测探头的参数以及磁化方式，并研制了转换器，实现了一种简易有效的电磁超声测

2、厚功能。实践证明，该方法应用效果良好，具有很好的推广价值。关键词：压电超声仪电磁超声检测探头转换器信噪比中图分类号：TB551文献标志码：AAbstract：InthicknessmeasurementusingEMAT，itisdimculttodesignthelargepowerpuls8powersupplyandhighlysensitiveampli矗er．Aimingattheseproblems，themethodofadoptingpiezoelectricultrasonicapparatustoaccomplishthefunctionofelectromagn

3、eticul订asonicthicknessmeasurementisproposed．Withthismethod，onlytheelectromagneticultrasonicprobeandthemoduleofconVersioncircuitareneededtodesign．Theparametersandmagnetizati。nmodeoftheinspectionprobearedeteminedthroughaseriesofe。periments。andtheconverterisdeveloped，asimpleandefbctiveelectromagne

4、ticultrasonicthicknessmeasurementfunctionisrealized．PracticeshowsthatthemethodofI色rsgoodapplicationefI毫ctsandgoodpromotionvalue．KeyworIels：Piezoekct^cultrasonicapparatusElectromagnetieultrasonicInspectionprobeConverterNoisesignalratio0引言电磁超声技术是无损检测领域出现的一项新技术，国际上从20世纪60年代末便已开始进行这方面的研究。我国对于电磁超声技术

5、的研究始于20世纪70年代，主要以北京冶金钢铁研究总院张广纯为代表¨’43。电磁超声探头是通过电磁耦合方法产生和接收超声波，与常规压电超声探头相比，它具有精度高、非接触性、无需耦合剂等优点，从而在工业自动化壁厚连续测量中具有明显的优势u。。。然而，电磁超声探头的换能效率较低，需要设计大功率脉冲电源¨“⋯，同时，还必须设计高灵敏度滤波放大电路¨’“。“，确保回波信号具有较高的信噪比。这样大大增加了技术难度和开发成本，难以在现场工业生产中得到普及。为此，本文提出一种新的方法，采用常规压电超声仪，配置合适的电路转换模块，对自制电磁超声探头进行激励和接收超声波，从而较好地解决了以上两方面的难

6、点，简易方便地实现了电磁超声测厚功能。修改稿收到日期：201l一09一15。第一作者康宜华(1965一)，男，1993年毕业于华中理工大学机械制造专业．获博士学位，教授；主要从事数字化无损检测方法、仪器仪表及装备等方面的研究。《自动化仪表》第33卷第10期2012年10月l电磁超声探头优化设计1．1电磁超声测厚基本原理电磁超声测量原理如图1所示。压图l电磁超声测厚原理图Fig．1蹦ncipIeofelectroⅡ】a目1eticul删cthickIless胀啦唧洳ent对置于被测金属工件表面的线圈通以交变电流，，产生交变磁场，同时在工件趋肤层感应出涡流。若在线圈上再增加一个垂直于工件

7、表面的磁场B，将会在工件内产生洛伦兹力E．，使其内部自由电子高速运动，并与晶格离子发生碰撞，引起质点振动，产生超声波。另外，交变磁场和外加磁场共同作用还会产生磁致伸缩力R，也能产生超声波。声波向下传播遇到工件底面后被反射回来，回波在磁场中产生涡流并被线圈接收。接收到的微弱信号经由前置放大器放大后，83一种简便的电磁超声测厚实现方法探究康宜华，等可以用示波器进行观察。通过计算超声波在工件上下表面问传播的时间，即可换算得到工件的厚度。1．2增强型电磁超声探头设