用于钢板厚度测量的常用电磁超声线圈特性研究

发布时间：2021-10-14 23:45

　　为解决电磁超声检测信噪比低,为电磁超声线圈设计提供参考依据,该文针对常用的测厚电磁超声线圈开展一系列实验研究。首先对比螺旋线圈、矩形线圈、吕形线圈和蝶形线圈4种线圈结构的测厚反射回波信噪比,实验对象采用阶梯型钢板,结果发现螺旋线圈对于厚板测厚效果最佳,信噪比平均值达到14 dB以上。然后研究上述线圈的幅频特性,实验结果表明激励频率为1.8 MHz时,所有线圈的信噪比达到10 dB以上。最后通过线圈作用范围实验,得出不同类型线圈的主要作用区域也不同的结论。 

【文章来源】：中国测试. 2020,46(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

4种电磁超声线圈

其中，c为超声波在钢板中的横波声速。为了获取本次实验钢板的横波声波，以螺旋线圈测量阶梯形钢板20 mm厚处，得到钢板测厚信号，如图3所示。通过取回波信号峰值时间的方式获取相邻两次反射回波时间差，从而通过式（1）计算出钢板内横波声速为3 240 m/s。接着，采用4种线圈分别在阶梯钢板的不同厚度部分进行测厚实验，记录第一次反射回波的信噪比，同时通过第一次和第二次反射回波的峰值时间差计算出钢板厚度，记录测量值与实际值之间的误差。将上述结果记录在表2中。信噪比（SNR）为信号和噪声功率的比值，也可以换算成回波信号的电压幅值和噪声电压幅值的比率关系，通常用dB作为信噪比的单位，计算公式为：

其中，P s和P n分别代表信号和噪声的有效功率，V s和Vn分别代表信号和噪声的电压幅值。通过上述实验可以发现，4种线圈都可以观察到明显的回波信号，从而测量出试件各处的厚度信息。在试件较薄处，吕形线圈的信噪比最高，矩形线圈其次，螺旋线圈最差。实验结果说明，平行线圈相对于弧形线圈更适合于较薄件的测厚。当试件加厚后，信噪比普遍升高，而螺旋线圈信噪比最高。这表明本次实验的螺旋线圈近场区范围约在9 mm以内。另外，螺旋线圈的测厚平均值和标准差均最小，证明了在较厚件测厚时，螺旋线圈是最佳的检测线圈。


本文编号：3437037