电磁超声换能器优化设计与板状结构损伤成像应用研究

发布时间：2020-03-06 10:43

【摘要】：提出了一种用于板状结构损伤成像的虚拟电磁超声换能器EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer)阵列。由螺旋线圈和圆柱形永磁铁组成的电磁超声换能器可以通过洛伦兹力在铝板中有效地激发低频散和高幅值的单一S0模态兰姆波。实验研究了电磁超声换能器配置参数(如激发频率,螺旋线圈外径、螺旋线圈内径和提离距离)对S0模态兰姆波性能的影响。另外,将接收电磁超声换能器移动到用于接收兰姆波的多个预定义位置来构建虚拟传感器阵列,实验研究了阵元间距和阵元数量对成像结果的影响。结果表明,通过相控虚拟聚焦成像方法,虚拟电磁超声换能器阵列的成像结果与实际损伤位置吻合良好。
【图文】：

兰姆波,洛伦兹力,模态,低频域

厚度一定的铝板，在低频域，反对称模态A0的速度随频率变化剧烈，而对称模态S0的速度近似保持稳定;在高频域，高阶模态(A1，S1，S2和A2)随着频率的增加逐渐出现。兰姆波的多模态和频散特性会对损伤检测和损伤成像造成干扰。因此，在许多基于兰姆波的损伤成像方法中，需要低频散的单一模态。在本文中，，我们采用的是S0模态，相对于A0模态，S0模态在低频域具有低频散特性，且具有较高的传播速度。剪切模量μ=70GPa，密度ρ=2700kg/m3，泊松比ν=0．33图1铝板中兰姆波的频散曲线图2基于洛伦磁力的EMAT设计1．2基于洛伦兹力的EMAT图2为基于洛伦兹力的EMAT的三维示意图和实物照片。基于洛伦兹力的EMAT由圆柱形永磁体和平面螺旋线圈组成，圆柱形永磁体提供垂直1759

【参考文献】

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1 刘增华;谢穆文;钟栩文;龚裕;何存富;吴斌;;超声导波电磁声换能器的研究进展[J];北京工业大学学报;2017年02期

2 谭良辰;吴运新;石文泽;龚海;范吉志;;铝板纵波电磁超声检测中电磁铁的遗传算法优化设计[J];传感技术学报;2016年06期

3 孙斐然;孙振国;张文增;陈强;;基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的建模与优化[J];机械工程学报;2016年06期

4 范吉志;吴运新;石文泽;龚海;谭良辰;;电磁超声换能器线圈设计与提高换能效率研究[J];传感技术学报;2016年01期

5 江念;王召巴;陈友兴;陈玉;;电磁超声检测钢板厚度实验的参数优化[J];传感技术学报;2015年04期

6 田振华;徐鸿;李鸿源;常愿;;基于单激发端多接收端压电阵列的板内损伤检测[J];中国机械工程;2014年22期

7 杨理践;邹金津;邢燕好;;电磁超声兰姆波换能器在金属板检测中的优化[J];沈阳工业大学学报;2014年05期

8 杨理践;邹金津;邢燕好;;电磁超声兰姆波在铝板传播中的模态识别[J];仪器仪表学报;2014年04期

9 杨理践;李春华;高文凭;高松巍;;铝板材电磁超声检测中波的产生与传播过程分析[J];仪器仪表学报;2012年06期

10 焦敬品;杨敬;何存富;吴斌;;基于虚拟聚焦的板结构兰姆波换能器阵列检测方法研究[J];机械工程学报;2011年08期

【共引文献】

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1 肖盛文;马祥龙;张应红;何业湖;罗远略;;基于Lamb波的复合材料PCB基板缺陷检测仿真[J];组合机床与自动化加工技术;2017年11期

2 郭鹏;徐鸿;田振华;邓博;蓝翔;陈显会;;电磁超声换能器优化设计与板状结构损伤成像应用研究[J];传感技术学报;2017年11期

3 杨亮;杨理践;;电磁超声金属板测厚信号处理方法[J];自动化应用;2017年10期

4 蔡智超;张闯;;融合电磁超声载波的声发射传播特性分析[J];传感技术学报;2017年09期

5 钦峰;谢国利;阮利程;施沈科;钱建新;;电磁超声换能器设计性能评价[J];电子测量技术;2017年09期

6 王新华;王奇之;涂承媛;张涛;赵以振;;电磁超声相控阵大功率高频激励源设计开发[J];北京工业大学学报;2017年09期

7 何健鹏;徐科;任威平;;线圈自激励电磁超声换能器设计及特性研究[J];机械工程学报;2017年16期

8 徐鸿;郭鹏;田振华;邓博;张凯利;;非浸入式超声导波液位测量方法研究[J];仪器仪表学报;2017年05期

9 姜盈盈;姚丽芳;朱学平;陈宇;朱毅晨;吕春峰;;基于二阶矢量位的线圈横向移动三维涡流理论建模[J];传感技术学报;2017年03期

10 郭鹏;田振华;李鸿源;徐鸿;;板中Lamb波与管中纵向模态的传播特性的对比分析[J];无损检测;2017年04期

【二级参考文献】

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1 张端;张帅;;闭合磁路电磁式低频振动能量收集装置[J];传感技术学报;2015年07期

2 王淑娟;李智超;李鹏展;翟国富;;非铁磁材料表面波电磁超声换能器接收性能分析与优化设计[J];中国电机工程学报;2015年09期

3 江念;王召巴;陈友兴;陈玉;;电磁超声检测钢板厚度实验的参数优化[J];传感技术学报;2015年04期

4 汪开灿;许霁;翟国富;;基于电磁超声的铝板缺陷识别方法[J];浙江大学学报(工学版);2014年11期

5 何存富;胡跃刚;焦敬品;吴超;苏德瑞;马延会;;低阶扭转模态电磁声阵列传感器研制及其在厚壁小径管中的试验研究[J];机械工程学报;2015年02期

6 刘增华;樊军伟;何存富;吴斌;;基于全向型S_0模态磁致伸缩传感器的无参考缺陷成像方法研究[J];机械工程学报;2015年10期

7 杨理践;臧慧;高松巍;;电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化[J];沈阳工业大学学报;2013年05期

8 翟国富;汪开灿;王亚坤;苏日亮;康磊;;螺旋线圈电磁超声换能器解析建模与分析[J];中国电机工程学报;2013年18期

9 邱玉;许霁;汪开灿;翟国富;;基于电磁超声表面波的钢轨在线探伤装置[J];无损检测;2013年05期

10 郑阳;何存富;周进节;吴斌;;超声兰姆波斜入射裂纹时的散射特性[J];机械工程学报;2013年04期

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1 陈荷娟,马宝华;水中探测超声换能器研究[J];仪表技术与传感器;2001年07期

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3 徐圆飞;徐春广;肖定国;周世圆;;超声换能器电阻抗特性研究[J];电子测量技术;2008年11期

4 林书玉;;超声技术的基石——超声换能器的原理及设计[J];物理;2009年03期

5 黄静;;材料对超声换能器性能的影响及其选择[J];科技风;2011年14期

6 D.Leonard,L-A Xu,张传忠;检测两种成份流量的脉冲超声换能器系统[J];压电与声光;1986年03期

7 丁怡;超声换能器特性评价[J];声学技术;1988年03期

8 查济璇;测定超声换能器特性的脉冲方法[J];声学技术;1988年04期

9 张传忠;医学超声换能器[J];压电与声光;1990年03期

10 俞宏沛;超声换能器研究中的几个问题[J];声学技术;1990年02期