Page 70 - 无损检测2023年第六期

李素军:
电磁超声传感器的检测灵敏度优化

器, 其实物如图14所示。线圈外径为10mm , 线径

为0.2mm , 采用单层螺旋状紧密绕制。

图12 不同频率下的 5mm 平底孔 F / B值
ϕ

图14 电磁超声传感器实物
2.2 试验系统
所采用的试验系统结构框图如图 15 所示, 由

RAM-5000SNAP ( Ritec 公司) 型主机、 50Ω 终端、 双
工器、 阻抗匹配网络、 示波器等组成。试块尺寸与仿
真模型一致, 材料为20钢, 对缺陷位置进行了优化,
同时增加了 1mm 平底孔, 以辅助验证实际检测灵

ϕ
敏度, 平底孔试块结构参数及其实物如图16所示。

图15 试验系统结构框图
图13 线圈外径18.25mm , 激励频率6MHz下的

将激励参数设置为与仿真参数一致, 然后将电
检测结果
磁超声传感器分别置于不同孔径的平底孔上方, 获
回波变得更加明显, 缺陷回波与底面波能够显著分
得各孔对应的检测信号。试验结果显示
开。根据超声声场计算的基本理论可知, 线圈外径 ϕ 3mm ,

ϕ
减小可使超声近场区变小; 频率增加即波长减小, 虽 ϕ 4mm , 5mm 平底孔回波信号较为明显, 能够
有效与底面回波区分开, 但是 ϕ 2mm 平底孔信号

然可使近场区增大, 但减小了发散角从而获得较窄

ϕ
的波束, 一定程度上提高了横向分辨力。由于近场 较弱, 而 1mm 平底孔则完全没有回波信号。
范围内的缺陷定量较困难, 因此应适当控制频率范 3 结果与讨论
围, 以避免产生较大的近场区。

笔者仅提取 ϕ 2mm 平底孔处的检测信号做进
2 试验验证 一步分析, 获取缺陷信号的有效信息, 以评估所设计

2.1 电磁超声传感器设计 电磁超声传感器的检测能力。 2mm 平底孔的原
ϕ
基于上述仿真结果, 设计了一套电磁超声传感 始检测信号如图17所示。
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2023年 第45卷 第6期
无损检测