电磁声无损检测技术PPT文档格式.ppt

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的换能器。

它是一种与它是一种与压电传感器压电传感器并列的并列的超声波超声波激励激励接收换能器。

接收换能器。

p电磁声？

电磁超声？

电磁导波？

电磁声？

中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述1.电磁声检测电磁声检测中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述2.基本原理基本原理MotorGenerator激励激励过程过程接收接收过程过程磁铁磁铁线圈线圈涡流涡流电磁场电磁场固置磁场固置磁场洛仑兹力洛仑兹力磁致伸缩力（铁磁性）磁致伸缩力（铁磁性）磁化力（铁磁性）磁化力（铁磁性）加载瞬态交变信号加载瞬态交变信号中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述3.可产生的超声波模式可产生的超声波模式AnglebeamshearwaveSurfaceWaveGuidedWaveinpipeorrodsLambWave（especiallysuitableforsymmetricmode）SHguidedWave中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述4.主要优点主要优点压电压电传感器需斜入射经传感器需斜入射经波型转换后形成波型转换后形成SV波；

波；

EMAT无需波型转换，无需波型转换，可在结构中直接产生可在结构中直接产生横横波（波（SV/SH）。

压电压电传感器需斜入射产传感器需斜入射产生生Lamb波，难产生对波，难产生对称模态，难产生单一模称模态，难产生单一模态；

态；

EMAT特别容易产生特别容易产生单单一对称模态一对称模态Lamb波波。

可产生独特的可产生独特的波模式波模式中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述4.主要优点主要优点EMAT检测检测无需耦合剂无需耦合剂指标指标压电传感器压电传感器EMAT重复测量稳定性重复测量稳定性一般一般好好阵列检测时传感器阵列检测时传感器一致性一致性难易保证难易保证很好保证很好保证非接触非接触式测量式测量无法（空气耦合探头无法（空气耦合探头除外）除外）可以可以检测时检测时打磨打磨材料表面材料表面需要需要无需无需高温高温检测检测难（常规探头小于难（常规探头小于60C，高温探头一般高温探头一般小于小于300C）可大于可大于300C中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述5.存在问题存在问题目前存在的目前存在的主要问题主要问题l转换效率转换效率相比压电相比压电较低较低需要宽带、大功率、线性的激励电路需要宽带、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要大增益、高信噪比的采集电路需要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计需要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计l理论理论尚不完备尚不完备是一个多场耦合的问题是一个多场耦合的问题对详细作用机制认识尚不完全对详细作用机制认识尚不完全中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute概述概述6.可执行的检测可执行的检测对于对于导体导体材料，几乎所有采材料，几乎所有采用压电传感器执行的超声检用压电传感器执行的超声检测，均可采用测，均可采用EMAT传感器传感器作为执行传感器。

如：

作为执行传感器。

测厚测厚由于由于EMAT自身的特点自身的特点具有具有优势的应用场合优势的应用场合，如：

，如：

隔隔防锈漆层防锈漆层进行测量进行测量A型脉冲探伤型脉冲探伤斜入射探射斜入射探射TOFD检测检测相控阵检测相控阵检测板波检测板波检测管道导波检测管道导波检测管、板管、板自动化自动化在线检测在线检测高温检测高温检测宜于产生约宜于产生约1080的的SV斜入射声束，特别适斜入射声束，特别适用于用于奥氏体焊缝奥氏体焊缝等粗晶等粗晶材料检测材料检测采用采用单一单一S0或或SH0模态模态的板或管检测的板或管检测中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute研究与挑战研究与挑战1.研究研究关于关于EMAT应用于无应用于无损检测的最早文献损检测的最早文献R.H.Randall,F.C.RoseandC.Zener,PhysicalReview,56,p.343,（1939）.关于关于EMAT应用于超声应用于超声无损检测的最早的专利无损检测的最早的专利J.R.Houck,etal,UltrasonicTransducer,Patent3,460,063,Aug.9,1969.J.R.Houcketal,NDTofConductiveObjectsPatent3,583,213,June8,1971.CornellUniversity北京钢铁研究院探伤组.电磁声探伤实验.物理学报（1977）.中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute研究与挑战研究与挑战1.研究研究关于关于EMAT的早期应用的早期应用管管道道猪猪火火车车钢钢轨轨检检测测无无缝缝钢钢管管检检测测钢钢板板生生产产线线中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute研究与挑战研究与挑战1.研究研究EMAT研究研究SCI论文时间分布（论文时间分布（1976-2012）主主要要研研究究内内容容多场耦合模型及多场耦合模型及电磁声作用机理电磁声作用机理1系统方程的有限系统方程的有限元及解析求解元及解析求解2仪器系统的设计仪器系统的设计与开发与开发3传感器的设计与传感器的设计与开发开发4测量系统的电学测量系统的电学模型模型5激励接收性能的激励接收性能的优化优化6检测影响因素分析检测影响因素分析7应用研究应用研究8中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute研究与挑战研究与挑战2.挑战挑战提高提高EMAT的的转换效率转换效率激励、接收性能优化激励、接收性能优化大功率激励电路的实现大功率激励电路的实现大增益高信噪比的前置放大器大增益高信噪比的前置放大器理论模型理论模型的完备的完备更多材料作用机理的认识更多材料作用机理的认识多场耦合模型的完整求解多场耦合模型的完整求解工业应用与推广工业应用与推广检测检测标准标准化化检测的检测的适用性适用性设计设计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中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute理论模型与求解理论模型与求解1.理论模型理论模型多场耦合模型多场耦合模型磁铁磁铁固置磁场固置磁场线圈线圈声场声场边界条件边界条件体力体力1、由线圈及固置磁场求解材料内由线圈及固置磁场求解材料内部的电磁场部的电磁场Maxwell方程方程（安培定律）（安培定律）（法拉弟定律）（法拉弟定律）欧姆定律欧姆定律本构关系本构关系n激励过程激励过程2、由电磁场求解材料内部的体力由电磁场求解材料内部的体力洛仑兹力洛仑兹力磁力磁力磁致伸缩力磁致伸缩力铁磁性铁磁性材料材料中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute理论模型与求解理论模型与求解1.理论模型理论模型3、由体力求解产生的声场、由体力求解产生的声场n接收过程接收过程1、由固体中的弹性波在固定磁场中产生产生电磁场由固体中的弹性波在固定磁场中产生产生电磁场对于铁磁性材料，考虑逆磁致伸缩效应。

对于铁磁性材料，考虑逆磁致伸缩效应。

2、振动表面边界条件振动表面边界条件求解出空气中的电磁场求解出空气中的电磁场3、求解线圈处的电磁场求解线圈处的电磁场中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute理论模型与求解理论模型与求解2.求解求解有限元方法有限元方法纵波纵波横波横波表面波表面波中国特种设备检测研究院|无损检测技术中心ChinaSpecialEquipmentInspection&

ResearchInstitute理论模型与求解理论模型与求解3.电学模型电学模型简易等效电路模型简易等效电路模型-Jian,X.,S.Dixon,