用于電磁超聲測厚的脈沖電磁鐵研究.pdf

1、電磁超聲技術(shù)以其可激發(fā)橫波、可用于高溫檢測等優(yōu)點在板材、管材等測厚領(lǐng)域迅速發(fā)展。外加磁場在超聲波激發(fā)過程中至關(guān)重要,其分布和強度影響超聲波類型、強弱等性質(zhì)。傳統(tǒng)產(chǎn)生外加磁場方式具有難以移動、體積大、功耗大等不足,限制了電磁超聲技術(shù)在工業(yè)實際中應(yīng)用。為了彌補上述不足,本文研究設(shè)計了一種可用于電磁超聲測厚的脈沖電磁鐵。激勵電流為脈沖形式,工作時瞬間建立較強磁場,工作結(jié)束后磁場迅速消失,結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活,使用便捷,應(yīng)用范圍廣。
　　本文在分

2、析含脈沖電磁鐵測厚裝置工作原理基礎(chǔ)上，結(jié)合測厚需求,通過理論分析、實驗、仿真等方法提出了磁感應(yīng)強度、聲場和脈沖磁場技術(shù)指標(biāo),并給出了總體研究方案。針對脈沖電磁鐵設(shè)計僅以磁場為目標(biāo)的問題,提出了含脈沖電磁鐵EMAT多場耦合建模方法。該方法綜合分析了EMAT電-磁-聲換能機理,以聲場特性為目標(biāo),采用多物理場有限元軟件建立了含脈沖電磁鐵EMAT二維模型。該模型不僅為脈沖電磁鐵設(shè)計奠定了基礎(chǔ),同時也為研究復(fù)雜的換能機理提供了條件。提出了脈沖電磁

3、鐵設(shè)計方法。該方法在建立完整EMAT模型基礎(chǔ)上，采用正交試驗方法,以半擴散角、近場長度等聲場指標(biāo)為目標(biāo)得到較優(yōu)的鐵芯結(jié)構(gòu);通過對線圈溫升、散熱、填充系數(shù)等分析,給出了線圈線徑、尺寸等設(shè)計方法。采用電容充放電的方式設(shè)計了脈沖電磁鐵驅(qū)動電路。該電路由電容充電電路、脈沖成形電路、時序控制電路等組成。通過分析脈沖成形電路參數(shù)對脈沖電流、脈沖持續(xù)時間的影響,并綜合脈沖磁場指標(biāo)確定了驅(qū)動電路參數(shù);采用恒壓和反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計了兩種電容充電電路;采用C