《其它超声检测》PPT课件

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1、2-3超声检测新技术2-3-1电磁超声检测当金属材料处于毛面状态、高温状态以及具有氧化皮表面时，采用常用的压电换能器来进行检测比较困难，这是由于很难实现正常的耦合。在接触法超声检测时，毛面需要加工打磨，以符合一定表面粗糙度的要求。而高温状态又往往使压电晶片即使在居里点以下也很难正常工作。液浸法虽对部分毛面探伤有所改善广但对高温状态由于工件使液体汽化也难以应用。接触法也难以实观高速探伤，特别对有氧化皮覆盖的材料，不但耦合时损耗能量极大，而且也不稳定。对横波换能器来说，由于难以与工件耦合，使它在超声检测中的应用大大受到限制。在理论上，SH横波对检测奥氏体不锈钢焊缝有效，但

2、液体耦合剂传播横波有困难。因此，希望能有一种非接触式的、损耗比较低的超声检测方法。电磁超声有可能用来解决上述问题，它的依据是电磁学与超声学的结合，它综合了电磁感应和金属中超声波产生等原理而获得的。与涡流法相同，根据法拉第电磁感应定律，当金属表面存在交变电流线圈时，金属表面将感生涡流，其频率与线圈内电流的频率一致。任何一个载有电流的导体放在磁场中都将受到力的作用，力的大小与导体的长度、导体中电流、导体所处位置磁场以及导体与磁场的夹角的正弦成正比，如下式所示式中A-常数，F-导体所受力，I导体中电流，H-导体所处的磁场强度，L-导体长度，α-导体和磁场间的夹角力F的方向垂

3、直于电流I和磁场H所决定的平面，可用左手法则来确定。如果磁场H的方向不变，那末线圈上所受力的变化完全由线圈中电流的方向而定。当线圈通过交变电流时，此力也将是交变的，而且其频率与线圈中电流的频率一样。由此可知，在交变的磁场中，金属导体内将产生涡流。在产生涡流的同时，任何一个电流在磁场中都将受到力的作用。因此金属介质在交变应力的作用下将产生应力波，超声频范围的应力波即为超声波。当把表面载有交变电流的金属导体放在一个固定的磁场内时，在金属表面的涡流透入深度内的质点将承受交变力。该力使透入深度内的质点产生振动，致使在金属中产生超声波。与此相反，由于这种效应的可逆性，返回声压使

4、质点的振动在磁场的作用下，也会使涡流线圈两端的电压发生变化。可以通过适当的接收装置进行接收，然后经过放大进行显示，用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声。在此方法中，超声换能器已不单是通有交变电流的线圈以及外部固定磁场的组合体。而金属表面也是换能器的一个组成部分，电声的转换是靠金属表面来完成的。由于电磁超声只能在导电介质中才能产生，因此它也只能用于导电材料工件。根据上述原理，可以在金属材料中激发出不同波型的超声波。因为当改变线圈内电流方向时，放在固体磁场中的线圈各部分的受力方向发生改变。而同一线圈放在不同取向的磁场中时，线圈的受力方向又会发生变化。(1)金属中纵波的

5、产生图a是一种激发纵波的示意图，扁平的涡流线圈贴近于金属表面，磁铁放置位置促使金属内的磁力线平行于金属表面。当线圈内通以高频电流时，将在金属表面感应出涡流，而且涡流平面与磁力线平行，在磁场作用下，涡流上将受一个力的作用。例如某时刻质点受力向上，半个周期后受力向下。质点在此力作用下产生一个与作用力方向一致的弹性波，该弹性波为纵波。(2)金属中横波的产生图b是一种激发横波的示意图，磁力线垂直于金属表面，当涡流线圈通以高频电流时，作用在涡流上的力平行于金属表面。某时刻涡流如图，此时质点受力向右，半个周期后受力向左。质点在此力的作用下产生与作用力垂直的弹性波，该弹性波为横波。

6、(3)斜声束的激发用电磁方法对纵波和横波的激发，这两种波的主声束在金属中部垂直于金属表面。为了获得不同入射角的超声束，可把若干小线圈置于同一恒定磁场中。按照不同延时顺序激发各个小线圈，整个声束波前与金属表面将产生一个夹角，于是获得了一束具有一定入射角的超声束。改变小线圈之间位置(间距)、几何尺寸和延迟时间，就可以改变声束入射角大小。当这一角度大到一定程度时，也可以对不同被检对象激发出板波和表面波。(4)聚焦声束的激发在平的金属表面上，电磁超声方法一般很难激发聚焦声束，但当金属面是圆弧形时，很容易获得聚焦声束。这是因为涡流在金属圆弧表面各点所受的力将不在同一个方向上，所

7、产生的超声波束将出现聚焦。并且这一聚焦声束的焦距为曲率半径R，即焦点落在圆心上。因此，用这种方法产生的聚焦声束的聚焦情况和焦点都是由工件的表面曲率所决定的。(5)电磁超声的接收与声束和金属表面的取向有关，因为只有导体切割磁力线时，才能在导体中感生产生涡流，是磁场对质点垂直振动作功的结果。而接收线圈两端所感应的电信号的幅度则将正比于涡流强度，并与声束入射方向和金属表面法线间的夹角有关。因此，当接收金属中的返回超声波时，电磁接收探头将不是“接收”某一给定的波型的波。而是接收金属表面上由超声波所引起的质点振动、在某一给定方向上的分量。(6)影响电磁超声系统