Page 66 - 无损检测2023年第六期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202306007

电磁超声传感器的检测灵敏度优化

李素军
( 中国特种设备检测研究院, 北京 100029 )

摘 要: 电磁超声检测技术因具有无需耦合剂、 可非接触检测的优点, 广泛应用于极端温度、

未经打磨等工况下的设备检测。电磁超声检测灵敏度是电磁超声检测能力的重要表征, 然而直入
射检测灵敏度受设备、 探头、 被检材料等因素影响, 实际表现参差不齐。研究了线圈外径和激励频
率对电磁超声检测灵敏度的影响, 然后根据仿真结果设计了新的电磁超声传感器并进行检测试验。
试验结果表明, 优化后的电磁超声传感器检测灵敏度有所提升, 可检测到碳钢中 ϕ 2mm 平底孔缺

陷。综合仿真与试验结果可知, 减小线圈外径与提高激励频率, 能够提高电磁超声的检测灵敏度。

关键词: 电磁超声; 检测灵敏度; 线圈外径; 激励频率; 优化设计

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 06-0032-06

O p timizationofflawdetectionsensitivit y forelectroma g neticacoustictransducer

LISu j un

( ChinaS p ecialE q ui p mentIns p ectionandResearchInstitute , Bei j in g 100029 , China )

Abstract : Electroma g neticultrasonictestin gtechnolo gy iswidel yusedine q ui p mentdetectionunderextreme

hi g handlowtem p eratureconditions , orwithout g rindin gbecauseofitsadvanta g esofnocou p lin g andnon-contact

detection.Thesensitivit y ofelectroma g neticultrasonicflawdetectionisanim p ortantre p resentationoftheabilit y of

electroma g neticultrasonictestin g .However , the normalincidenceelectroma g netic ultrasonicflaw detection

sensitivit y isaffectedb ye q ui p ment , p robe , materialstestedandotherfactors , andtheactualp erformanceis

uneven.Inthisp a p er , theinfluenceofdifferentcoildiameterandexcitationfre q uenc yonthesensitivit yof

electroma g neticultrasonicdetectionwasstudied , andanewelectroma g neticacoustictransducerwasdesi g nedbased

onthesimulationresults.Theex p erimentalresultsshowthatthesensitivit yoftheo p timizedelectroma g netic

acoustictransducerhasbeenim p rovedtosomeextent , anditcandetectthe φ 2mmflatbottomholeincarbonsteel.

Thecom p rehensivesimulationandex p erimentshowedthatthesensitivit yofelectroma g neticultrasonicflaw

detectioncanbeim p rovedb y reducin g theouterdiameterofthecoilandincreasin g theexcitationfre q uenc y .

Ke ywords : electroma g neticacoustic ; detectionsensitivit y ; outsidediameterofthecoil ; excitationfre q uenc y ;

o p timizationdesi g n
电磁超声检测技术因具有无需耦合剂、 可非接 传播横波, 因此压电超声一般无法直接在工件中产
触检测的优点, 在极端高低温、 未经打磨等工况下的 生直入射的横波。而电磁超声通过电磁耦合的方式
设备检测中应用广泛。众所周知, 超声探头通过耦 可以在工件中直接产生横波, 较好地实现超声横波
合剂将声波传递到工件中, 而耦合剂多为液体, 无法 直入射检测。一般认为横波相较于纵波具有更高的
灵敏度, 然而电磁超声传感器换能效率低且易受干
收稿日期: 2022-11-25
扰, 电磁超声直入射检测灵敏度在实际应用中并没
基金项目: 总局科技计划项目( 2016QK194 ); 中国特种设备检测
有压电超声直入射检测灵敏度高。此外, 电磁超声
研究院青年基金项目( 2020青年16 )
作者简介: 李素军( 1987- ), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为 直入射检测灵敏度受设备、 探头、 被检材料等因素影
电磁超声无损检测与评价 响, 实际表现参差不齐。
通信作者: 李素军, nde _ li@126.com 现有研究多集中在改进电磁超声设备, 提高系
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2023年 第45卷 第6期
无损检测