电磁超声换能器多场耦合分析及实验研究

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1、分类号TH878密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：电磁超声换能器多场耦合分析及实验研究英文题目：Multi-physicsCouplingAnalysisandExperimentalResearchofElectromagneticAcousticTransducer(EMAT)学位申请人姓名：王亚午申请学位学科专业：精密仪器及机械指导教师姓名：宋小春二○一五年六月分类号TH878密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文题目电磁超声换能器多场耦合分析及实验研究英文题目Multi-p

2、hysicsCouplingAnalysisandExperimentalResearchofElectromagneticAcousticTransducer(EMAT)研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称教授申请学位学科名称精密仪器及机械学科代码080401论文答辩日期2015年5月31日学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本

3、论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日

4、圔_圓1_120025硕士学位论文信息备案表中文题目电磁超声换能器多场耦合分析及实验研究Multi-physicsCouplingAnalysisandExperimentalResearchofElectromagneticAcoustic英文题目Transducer(EMAT)作者姓名王亚午作者学号120120025导师姓名宋小卷所在学院机械工程学院学位类别a学术学位广专业学位学科名称精密仪器及机械学科代码评阅人1评阅人1李刚炎武汉理工大学论文字数3万字姓名所在单位评阅人2评阅人2石端伟武汉大学公开姓名所在单位申请保

5、密时间ri年答辩日期2015年5月31填表日期2015年6月5日广2年原创性声明本人郑寻声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（签名）：王姑学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交讼文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅

6、。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。"‘^J‘学位论文作者（签名指导教师(签名>:湖北工业大孕研究生院学位办公室制湖北工业大学硕士学位论文摘要电磁超声技术是当前无损检测技术领域的研究热点和发展前沿。然而，由于电-磁-力-声多场耦合的复杂性、材料磁致伸缩效应的非线性以及有限元分析工具及计算方法的局限性，使得电磁超声传感器的换能机理研究和结构优化一直缺乏有效的方法。为此，本学位论文基于磁致伸缩材料本构方程，研究了电磁超声换能器多

7、场耦合数值计算方法，仿真并实验分析了电磁超声传感器换能效率的影响因素及其相互作用规律。首先，分析了电磁超声检测中存在的多场耦合机制，介绍了电磁超声换能器建模过程中的基本物理方程及力-磁耦合过程，推导了不同换能器结构下的材料逆压磁矩阵，探讨了电、磁、力、声多物理场耦合的有限元计算方法。其次，基于钢板电磁超声检测传感器的结构模型，仿真研究了电磁超声的激励、传播和接收过程，并进行了实验对比验证。在此基础上，分析了电磁超声换能器中偏置永磁体几何尺寸对钢板中磁致伸缩振幅、磁吸附力大小的影响规律。再次，分析了电磁超声换能器中高频线圈

8、激励电流的幅值、频率和脉冲个数以及线圈缠绕方式对钢板中磁致伸缩振动的影响关系。为进一步提高换能效率，优化并设计了激励电源箱与高频激励线圈、滤波放大器与接收线圈间的阻抗匹配电路，并进行了实验分析。最后，针对管道应力腐蚀裂纹等轴向缺陷检测的实际需要，建立了管道磁致伸缩T模态导波检测传感器模型，研究了管道中静态偏置磁场、动