Page 69 - 无损检测2022年第五期

陈一博,等:
多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

图 3 组合型磁铁结构示意

图 5 3 种类型磁铁磁场强度的对比
由图5可知, 组合型磁铁的磁场强度普遍优于传
统磁铁的, 并在 y 轴方向上有显著提升。单极型磁铁

磁场强度在50mm 处取得最大值, U 型磁铁和组合

型磁铁在50mm 和100mm 处分别取得最大值和反
向最大值。选择磁铁正下方磁场强度进行对比, 工件
中磁铁中心处的磁感应强度对比如表1所示。
表 1 工件中磁铁中心处的磁感应强度对比
磁感应强度最大值 / T
项目
单极型永磁铁 U 型永磁铁 组合型永磁铁

x 轴分量 0.1142 0.1043 0.5846

y 轴分量 0.1142 0.0928 0.5847

z 轴分量 0.2261 0.2795 0.3201

由表 1 可知, 组合型磁铁相较于单极型磁铁在
工件近表面磁场强度z 轴分量提升 41.57% 。组合
图 4 磁铁的有限元仿真模型 型磁铁相较于 U 型磁铁在工件近表面磁场强度 z
图4 ( a ),( b ),( c ) 分别为单极型永磁铁、 U 型永磁 轴分量提升 14.52% , 轴分量从接近 0 提升至常规
y
铁、 组合式 EMAT 永磁铁在工件中产生的磁感应强 水平, 说明组合型磁铁结构在减少磁铁数量的情况
度云图。选取单极型永磁铁、 U 型 永 磁 铁、 组 合 式 下提高了检测通道数量, 可以在周向和轴向方向上

EMAT 永磁铁正下方工件中集肤深度 1mm 处作为 产生偏置磁场并产生超声波信号。
参考位置, 对比3种类型磁铁在两磁极中心延长线方 2.3 换能器参数优化分析
向上x 、 、 z 轴磁场强度的变化, 结果如图5所示。 在建立磁铁结构有限元模型的基础上, 为研究
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2022 年 第 44 卷 第 5 期
无损检测