用于鋁合金厚板檢測的電磁超聲體波換能器優(yōu)化設計.pdf

1、電磁超聲無損檢測技術(shù)因其無需耦合劑，非接觸性等優(yōu)點在近幾十年得到了飛速的發(fā)展與廣泛的應用。由于國家經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，對鋁合金板材的需求日益增多。但因我國鋁合金板材生產(chǎn)加工工藝的限制，在板材中難免會存在一些缺陷。所以針對鋁合金厚板的電磁超聲換能器(EMAT)的研究具有理論意義和應用價值。由于電磁超聲換能器的換能效率較低，導致接收的感應電壓回波信號較小，增大了在實際應用中的難度。
　　本文旨在對用于鋁合金厚板檢測的電磁超聲體波換能器

2、進行優(yōu)化設計，提高回波感應電壓信號的幅值。首先簡要分析了電磁超聲換能器3種換能機理的激發(fā)方式。隨后著重分析洛倫茲力機理激發(fā)的工作過程，建立其數(shù)學模型。并應用有限元軟件建立了電磁超聲換能器的二維有限元模型。
　　針對缺陷檢測時電磁超聲換能器接收到的回波信號較小的問題，選擇使用蝶形線圈建立電磁超聲體波換能器的二維有限元模型，并使用正交試驗的優(yōu)化方法進行改進。針對現(xiàn)有大多電磁超聲換能器有限元模型為理想模型，忽略了電路參數(shù)對仿真結(jié)果的影響

3、。本文以厚度檢測為例，對包含電路模型的螺旋線圈電磁超聲換能器模型進行整體設計。計算線圈等效阻抗后，使用雙層螺旋線圈結(jié)構(gòu)建立電磁超聲換能器的二維軸對稱有限元模型，并應用正交試驗進行設計優(yōu)化。
　　采用極差分析法對兩組正交試驗結(jié)果進行分析。在缺陷檢測中，對比不同結(jié)構(gòu)缺陷回波電壓信號的強弱程度，獲得了優(yōu)化的磁鐵和線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)值。還得出了在本結(jié)構(gòu)下磁鐵-線圈的最佳寬度比。在厚度測量中，優(yōu)化后的螺旋線圈電磁超聲換能器回波電壓幅值比原設計有所