基于全向EMAT的金属板缺陷Lamb波层析成像方法

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1、墨墨：清华大学学报(自然科学版)2014年第54卷第l2期18／20CN11-2223／NJTsinghuaUniv(Sci＆Techno1)，2014，Vo1．54，No．1216O9—1614。1620基于全向EMAT的金属板缺陷Lamb波层析成像方法魏争，黄松岭，王坤，赵伟(清华大学电机工程与应用电子技术系，电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，北京100084)摘要：基于全向电磁超声换能器(EMAT)的Lamb波层artificialdefectinanaluminumplateusingthisLWTmethodagreeswell

2、withitsactualvalue．Thismethodcanbeusedtoincreasethe析成像(LWT)技术是获取金属板材中缺陷图像的有效方accuracyofmetallicplatedefectLWT．法。但是，由于Lamb波(Lw)具有频散和多模态特性，传统Keywords：Iambwavetomography；omni-directionalelectromagnetic全向Lamb波EMAT的检测波形复杂，Lw的模态识别、走acoustictransducers；pseudoWigner-Villedistribution；

3、时提取和层析成像精度较低。本文提出了一种基于新型结extractionoftime—of-flight构全向EMAT的LwT方法，即利用伪Wigner-Ville分布(PWVD)对该新型EMAT检测波形进行走时提取，并采用跨孔成像技术进行LwT。实验结果表明：相比传统基于超声Lamb波的金属板缺陷层析成像技EMAT，所研制的新型EMAT可以收发更纯净的单一A0术l_】继承了Lamb波检测陕速、高效且在一点激模态Lw；基于PWVD的走时提取方法比传统方法精度更发能够检测板状波导任意位置缺陷的优点。Lamb高。在此基础上，使用所提出的LwT方法对铝板上

4、的人工波层析成像(LwT)利用各个方向的Lamb波检测缺陷进行图像重构，获得的缺陷轮廓尺寸与实际值吻合良数据即所谓“投影数据”，通过一定的算法可以对金好。该成像方法有助于提高金属板缺陷LwT的精度。属板缺陷进行图像重构，获得缺陷形状和尺寸等具关键词：Lamb波层析成像；全向电磁超声换能器；伪体信息，受到越来越多的关注。已有研究采用不同Wigner-Ville分布；走时提取的投影数据类型[3]、重构算法_4和换能器阵列形中图分类号：TM930．12文献标志码：A式[6等以实现金属板缺陷LwT。进行LwT时，文章编号：1000-0054(2O14)12

5、—1609—06为了快速获得来自各方向的投影数据，需要使用能够沿360。即所谓全向收发Lamb波的全向换能器。Lambwavetomographymethodtoidentify相比依赖液体耦合剂的全向压电换能器_8]和对制造metallicplatedefectsbasedon工艺要求较高的微加工电容换能器[9]，全向电磁超omni—directionalEMAT声换能器(EMAT)具有结构简单且无需耦合剂的WEIZheng，HUANGSongling，WANGShen，ZHAOWei优点，可以通过电磁耦合直接在被测金属板内激发(StateKey

6、LaboratoryofControlandSimulationofPowerSystemLamb波。andGenerationEquipments，DepartmentofElectricalEngineering，使用全向EMAT阵列对金属板进行LwT，首TsinghuaUniversity，BeUing100084，China)先要从各对EMAT的检测波形中提取指定模态Abstract：Iambwavetomography(IWT)usingomni—directionalLamb波的投影数据，作为重构算法的输入。Lambelectromag

7、neticacoustictransducers(EMATs)isanidealwayforimagingmetallicplatedefects．However，becauseLambwaves波走时(Lamb波从发射EMAT传播至接收EMAT(LW)arecharacterizedbymultiplemodesandfrequencydispersion，的时间，简称“走时”)投影数据相比其他投影数据，thedetectedwaveformsoftraditionalomni—directionalLWEMATsarecomplexandthe

8、LWmodeidentification，time—of—flight(ToF)能够适用于更多的投影方式和重构算法。走时提