电磁声无损检测技术.ppt

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1、电磁声无损检测技术ElectromagneticAcousticNon-destructiveTesting报告人郑阳时间2013年9月13日内容提纲概述1研究与挑战2理论模型与求解3仪器系统及传感器4典型工业应用与前景5目前开展的研究6内容提纲概述1研究与挑战2理论模型与求解3仪器系统及传感器4典型工业应用与前景5目前开展的研究6概述——1.电磁声检测电磁超声传感器（EMAT,ElectromagneticAcousticTransducer）是一种通过将电磁能转化为超声波的换能器。它是一种与压电传感器并列的超声波激励接收换能器。电

2、磁声？电磁超声？电磁导波？概述——1.电磁声检测概述——2.基本原理MotorGenerator激励过程接收过程磁铁线圈涡流电磁场固置磁场洛仑兹力磁致伸缩力（铁磁性）磁化力（铁磁性）加载瞬态交变信号概述——3.可产生的超声波模式AnglebeamshearwaveSurfaceWaveGuidedWaveinpipeorrodsLambWave(especiallysuitableforsymmetricmode)SHguidedWave概述——4.主要优点压电传感器需斜入射经波型转换后形成SV波；EMAT无需波型转换，可在结构中直接

3、产生横波（SV/SH）。压电传感器需斜入射产生Lamb波，难产生对称模态，难产生单一模态；EMAT特别容易产生单一对称模态Lamb波。可产生独特的波模式概述——4.主要优点EMAT检测无需耦合剂指标压电传感器EMAT重复测量稳定性一般好阵列检测时传感器一致性难易保证很好保证非接触式测量无法（空气耦合探头除外）可以检测时打磨材料表面需要无需高温检测难（常规探头小于60ºC，高温探头一般小于300ºC）可大于300ºC概述——5.存在问题目前存在的主要问题转换效率相比压电较低需要宽带、大功率、线性的激励电路需要大增益、高信噪比的采集电路需

4、要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计理论尚不完备是一个多场耦合的问题对详细作用机制认识尚不完全概述——6.可执行的检测对于导体材料，几乎所有采用压电传感器执行的超声检测，均可采用EMAT传感器作为执行传感器。如：测厚由于EMAT自身的特点具有优势的应用场合，如：隔防锈漆层进行测量A型脉冲探伤斜入射探射TOFD检测相控阵检测板波检测管道导波检测管、板自动化在线检测高温检测宜于产生约10º~80º的SV斜入射声束，特别适用于奥氏体焊缝等粗晶材料检测采用单一S0或SH0模态的板或管检测内容提纲概述1研究与挑战2理论模型与求解3仪器系统及

5、传感器4典型工业应用与前景5目前开展的研究6研究与挑战——1.研究关于EMAT应用于无损检测的最早文献R.H.Randall,F.C.RoseandC.Zener,PhysicalReview,56,p.343,(1939).关于EMAT应用于超声无损检测的最早的专利J.R.Houck,etal,"UltrasonicTransducer",Patent3,460,063,Aug.9,1969.J.R.Houcketal,"NDTofConductiveObjects"Patent3,583,213,June8,1971.Cornel

6、lUniversity北京钢铁研究院探伤组.电磁声探伤实验.物理学报(1977).研究与挑战——1.研究关于EMAT的早期应用管道猪火车钢轨检测无缝钢管检测钢板生产线研究与挑战——1.研究EMAT研究SCI论文时间分布（1976-2012）主要研究内容多场耦合模型及电磁声作用机理1系统方程的有限元及解析求解2仪器系统的设计与开发3传感器的设计与开发4测量系统的电学模型5激励接收性能的优化6检测影响因素分析7应用研究8研究与挑战——2.挑战提高EMAT的转换效率激励、接收性能优化大功率激励电路的实现大增益高信噪比的前置放大器理论模型的完

7、备更多材料作用机理的认识多场耦合模型的完整求解工业应用与推广检测标准化检测的适用性设计GB20935.1-2007-T金属材料电磁超声检验方法第1部分：电磁超声换能器指南GBT20935.2-2009金属材料电磁超声检验方法第2部分：利用电磁超声换能器技术进行超声检测的方法GB20935.3-2009-T金属材料电磁超声检验方法第3部分：利用电磁超声换能器技术进行超声表面检测的方法内容提纲概述1研究与挑战2理论模型与求解3仪器系统及传感器4典型工业应用与前景5目前开展的研究6理论模型与求解——1.理论模型多场耦合模型磁铁固置磁场线圈声

8、场边界条件体力1、由线圈及固置磁场求解材料内部的电磁场Maxwell方程（安培定律）（法拉弟定律）欧姆定律本构关系激励过程2、由电磁场求解材料内部的体力洛仑兹力磁力磁致伸缩力铁磁性材料理论模型与求解——1.理论模型3、由