基于电磁超声相控阵的金属板检测方法研究

发布时间：2017-11-15 14:02

  本文关键词：基于电磁超声相控阵的金属板检测方法研究

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【摘要】：金属板材在生产及长期的使用过程中不可避免地存在少量缺陷,如裂纹、分层、划伤等,同时受外部加载以及环境的影响可能引发破坏性事故,因此对金属板材进行定期检测十分重要。电磁超声检测技术具有非接触、无需加入耦合剂、无需对待测试件表面进行复杂繁琐的预处理的优点,可用于大面积、快速全面地评估金属板材的健康状况,具有重大的经济效益和学术意义。相控技术应用于超声领域,可有效克服单换能器能量分散、信号幅值小等缺点,提高对微小缺陷的检测识别能力,具有良好的发展前景。本文研究了超声波在固体有界金属板状结构中的传播特性,分析了其在有界板材中传播时伴随的频散特性,且同时存在的多模态特性。对相控超声的基本原理和关键技术进行了研究,并对相控聚焦和偏转的时间延迟进行了理论计算。对电磁超声换能器的换能机理进行了理论研究,从静态偏置磁场与动态感应磁场的复合作用出发对板材检测中常用的Lamb波EMAT和SH波EMAT进行了结构分析,并在传统回折形线圈的基础上使折线具有一定的弯度,设计了新型弯曲回折形EMAT,并对折线弯度对超声检测的幅值和检测范围的影响进行了实验研究。结合相控技术,对金属板材的电磁超声检测方法进行了研究,采用双阵元激励法,将两激励阵元与接收换能器在一条直线上横向放置,通过时间延时弥补两激励阵元到接收换能器的的声程差,实现声波的干涉增强;采用纵向放置的三阵元电磁超声换能器阵列作激励,通过精准的时间延时使各个换能器激发的超声波束能同时等相位的到达接收端,实现超声聚焦,提高回波信号幅值,并对微小缺陷进行了实验验证,提高了检测分辨力。在Q235钢板上进行实验研究,结果表明:相较于直折线形EMAT,弯曲折线形EMAT检测方向广,检测范围大;但随折线弯曲程度的增加,回波信号幅值逐渐减小,EMAT换能效率逐渐降低。双元激励法进行超声波叠加,在接收端同相位时,信号幅值增强为单换能器的2倍,反相位时回波幅值为0。采用三阵元激励换能器阵列进行钢板检测,激励电压一致时,658mm处接收的回波信号幅值为中心换能器单独激发时的2倍,提高了回波信号幅值;对微小缺陷进行超声波聚焦,520mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍,提高了对微小缺陷的检测能力。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.28

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1 刘珂丞;基于电磁超声相控阵的金属板检测方法研究[D];沈阳工业大学;2016年

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本文编号：1190013