Page 67 - 无损检测2022年第五期

2021 远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202205008

多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

陈一博, 杨理践, 高松巍, 邢燕好, 张 佳, 耿 浩

( 沈阳工业大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110870 )

摘 要: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 2dB , 导波信号的信噪比提升了 19.5% , 检测效率得到提高。
关键词:电磁超声换能器; 磁铁结构; 磁场强度

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 05-0033-05

O p timaldesi g nofmulti-channelinte g ratedbod y - g uidedelectroma g neticultrasonictransducer

CHENYibo , YANGLi j ian , GAOSon g wei , XINGYanhao , ZHANGJia , GENGHao

( SchoolofInformationScienceandEn g ineerin g , Shen y an gUniversit yofTechnolo gy , Shen y an g110870 , China )

Abstract : Inordertoreducethenumberofma g netsofmulti-channelelectroma g neticultrasonictransducerand

im p rovethesi g nal-to-noiseratioofdetectionsi g nal , acombinedma g netstructureEMAT ( electroma g neticacoustic

transducer ) is p ro p osed. Usin g this EMAT , ultrasonic thickness measurement , axial g uided wave and

circumferential g uided wavescannin gcanbecom p letedinonedetectionp rocess.Thestructuraldesi g nofthe

transduceriso p timizedb y simulation , andtheinfluenceofitsstructural p arametersonthema g neticfieldintensit y is

anal y zed.Thetransducerisdesi g nedandthetest p latformisbuilttoverif y thecorrectnessofthemodelstructure.

Com p aredwiththeexcitationeffectofthetraditionaltransducer , the ma g neticfieldintensit yg eneratedb ythe

transducernearthesurfaceofthework p ieceisrelativel ystron g , andthethicknessmeasurementandg uidedwave

scannin g inbothaxialandcircumferentialdirectionscanbecom p letedatthesametime.Thesi g nal-to-noiseratioof

thicknessmeasurementsi g nalisincreasedb y2dB , thesi g nal-to-noiseratioofg uidedwavesi g nalisincreasedb y

19.5% , andthedetectionefficienc y isim p roved.

Ke ywords : electroma g neticacoustictransducer ; ma g netstructure ; ma g neticfieldintensit y
随着现代工业技术的快速发展, 金属材料广泛 重要意义。目前常用的无损检测技术主要有漏磁检
应用于各个领域之中, 其长时间处于工作状态, 极易 测技术、 涡流检测技术、 射线检测技术、 磁粉检测技
发生损坏, 影响设备使用、 造成经济损失, 因此定期 术、 超声检测技术等 [ 1 ] 。电磁超声检测作为一种常
进行在线无损检测对金属材料器件的安全运行具有 用的检测及监测技术, 可以通过激发体波进行腐蚀
检测或者激发导波进行裂纹检测。超声测厚技术可
收稿日期: 2021-12-15 利用声波信号幅值及相位的变化对缺陷尺寸、 位置
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 62101356 ); 辽宁省教育
及物理属性进行评估, 具有方向性好、 穿透能力强、
厅高等学校基本科研项目( LJKZ0134 )
准确度高等优点; 超声导波技术可通过单点激励, 实
作者简介: 陈一博( 1996- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电
现全截面、 长距离、 大范围的检测及监测 [ 2 ] 。
磁超声管道内检测技术
通信作者: 耿 浩( 1991- ), 女, 讲师, 主要从事长输油气管道内 电磁超声检测技术作为超声检测技术的一种,
其换能器结构优化的研究已经进行多年。翟国富
检测技术相关理论、 无损检测技术研究工作, 1025284323@ qq .com
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2022 年 第 44 卷 第 5 期
无损检测