Page 107 - 无损检测2023年第十一期

张义涛, 等:

基于偏置磁场 EMAT 表面波换能器效率的分析

图14 磁铁偏置量与激励声波幅值关系 图16 不同高度磁铁激励的表面波信号
接收信号较常规 EMAT 的提高了 38% , 采用偏置
永磁铁方式能有效提高接收信号幅值, 提高了接收
EMAT 换能效率, 与仿真结果一致。

图17 不同宽度磁铁激励的表面波信号
圈高度、 线圈宽度和线圈提离均对偏置 EMAT 激
励的表面波幅值有影响, 其中磁铁宽度对接收信号
图15 常规 EMAT 与偏置 EMAT 的接收信号电压幅值 幅值影响最大, 磁铁宽度越宽, 激发效率越高, 当磁
3.2 永磁铁尺寸对超声信号的影响 铁宽度大于线圈总宽1.4倍后, 磁铁宽度对激发效
通过试验验证正交试验中永磁铁尺寸对偏置 率的 影 响 趋 于 稳 定。磁 铁 宽 度 大 于 线 圈 宽 度
EMAT 换能器换能效率的影响。永磁铁长度为 1.4倍, 磁铁较高, 提离越小且单根线圈宽度较小时

40mm , 宽度为25mm , 改变磁铁高度进行试验, 不 偏置 EMAT 激发效率最佳。
同高度磁铁激励的表面波接收信号如图16所示, 可 采用偏置磁铁 EMAT 换能器能有效提高换能
见, 采用越高的磁铁激励超声波, 接收信号的电压幅 效率, 其中偏置 EMAT 激励的表面波幅值比常规
值越大, 永磁铁高度增加1.5倍, 接收信号电压幅值 EMAT 激 励 的 增 加 了 51% , 并 且 避 免 了 常 规
提高1.37倍与仿真结果提高1.3倍基本一致。 EMAT 激励表面波在主频信号上的畸变问题, 偏置
当永磁铁长为40mm , 高为 20mm , 改变永磁 EMAT 较 常 规 EMAT 的 接 收 信 号 幅 值 提 高 了

铁宽度, 研究磁铁宽度对偏置 EMAT 激励表面波 38% , 采用偏置磁铁能有效提高 EMAT 换能效率。
幅值的影响。采用宽度为25 , 35mm 的两种磁铁进 参考文献:

行试验, 得到的不同宽度磁铁激励表面波的接收信

号如图17所示, 对于偏置 EMAT 来说越宽的磁铁 [ 1 ] ZHAO X Y , ZHONG H , WAN M X , et al.

接收信号电压幅值越高。 35mm 宽的磁铁激励声 Ultrasound contrast ima g in g based on a novel

al g orithm combined p ulseinversion with wavelet
波幅 值 是 25mm 宽 的 磁 铁 激 励 声 波 幅 值 的
transform [ J ] .Ultrasoundin Medicine & Biolo gy ,
1.47倍。
2011 , 37 ( 8 ): 1292-1305.
4 结语 [ 2 ] 周正干, 黄凤英, 倪先胜. 超外差接收相敏检波在电磁
超声检测中的应用 [ J ] . 北京航空航天大学 学 报,
设计了一种偏置磁铁 EMAT 激励表面波换能 2011 , 37 ( 3 ): 253-258.
器, 通过正交试验研究发现磁铁高度、 磁铁宽度, 线 [ 3 ] KANGL , DIXONS , WANGKC , etal.Enhancement

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2023年 第45卷 第11期
无损检测