電磁超聲無損探傷

2021-10-07 12:50:59 字數 2736 閱讀 8199

電磁超聲無損檢測概述:(比較冷門的知識吧,但是還是得給支稜起來)

我國對電磁超聲的研究相關文獻較少,起步也較晚。emat的無需機械接觸和禍合液體,檢測效率高,越來越廣泛的應用於無損檢測領域,國內各個學者也己逐漸開始重視對它的研究。(得到重視)

電磁超聲的優勢

電磁超聲檢測(emat)作為新興的無損檢測技術,由於在產生和接收超聲波的過程中具有換能器與媒質表面非接觸、無需聲耦合劑、重複性好等優點而受 到廣泛關注,在無損檢測領域中逐漸佔據了重要地位。

研究重點:

為了提高檢測有效回訊號的能力,去除干擾雜訊,研究者們逐漸將改進ema檢測系統的研究重點轉移到了回波訊號的降噪處理和識別上。

優勢:

與被測物無接觸而省去聲禍合劑,測量的可重複性好;

2)無需對試件表而進行處理,檢測效率大大提高;

(3)可以方便地產生多種型別的超聲波;

(4)該技術對人體及環境無危害,是環保型技術。電磁超聲換能器具有無接觸性、經濟性、環保性和較強的環境適應性。

缺點:

(1)轉換效率低,接收到的超聲波訊號幅值小;

(2)對周圍環境雜訊敏感度高,接收訊號常被淹沒在雜訊中;

(3)輻射模式(radiation pattern)較寬,能量不集中。

展望:

應用各種新的分析方法(例如有限元、邊界元法)使emat模型更加精確,精確的模型加深了對emat物理過程的認知,指導和完善了emat系統的設計,極大地提高了系統的效率;訊號處理方法(例如小波分析)有效地從雜訊中提取出有用資訊,進一步減小了雜訊;新技術的應用(例如相控陣技術、聚焦技術、諧振技術以及成像技術)使emat的功能變得更加強大。總之,電磁超聲換能器以其無接觸性、經濟性、環保性和較強的環境適應性在無損檢測領域顯示出強大的生命力,已逐漸成為無損檢測領域中的主流技術。

電磁超聲檢測具有以下特點:

(1)只能檢測金屬材料或鐵磁性材料。

(2)激發和接收超聲波所有過程都不需要禍合劑,可以實現非接觸測量,可對運動的物體,處於危險區的物體,高溫、表面粗糙或塗過油漆的物體進行檢測。

(3)電磁超聲換能器可以方便地不同模式的超聲波,水平極化橫波對結晶組織的晶體方向不敏感,因而可以用來檢測奧氏不鏽鋼焊縫和堆焊層。

(4)電磁超聲對不同的入射角都有明顯的端角反射,所以對表面缺陷檢測靈敏度較高。

(5) emat的轉換效率較低,要求接收系統有較大的增益和很好的抗干擾能力,而且要進行良好的阻抗匹配,一般需要進行低雜訊放大設計。被測材料的特性對檢測有較大的影響,而且影響是不確定的。

在鋁板上:

(1)電磁超聲檢測技術的優點

1)無需任何藕合劑

emat的能量轉換,是在被測鋁板表面的趨膚層內進行的。因此可將趨膚層看做是壓電晶元,由於趨膚層是被測鋁板的表面層,因此emat所要產生的超聲波不需要任何藕合介質,可實現非接觸測量。

2)靈活地產生各類波形

emat主要由磁鐵和線圈兩部分組成,在適當的磁鐵與線圈的不同組合,emat可以激發出縱波、橫波、水平偏振剪下波、表面波和lamb[aa]。外加磁場的方向,線圈的幾何形狀,線圈的激勵頻率以及被測鋁板的幾何形狀共同決定了電磁超聲換能器產生的超聲波的波形。

3)對於被鋇鋁板表面質量要求不高

由於emat不需要與工件表面接觸,便可以向其發射和接收超聲波。因而對被測鋁板表面不需要特殊清理,比較粗糙的表面也可以直接檢測。

4)檢測速度快

傳統的壓電超聲檢測速度一般為0.6km/h左右,然而emat檢測速度基本可達到2.4。

5)探傷裝置機械結構簡單

為實現同樣檢測結果,電磁超聲檢測裝置與壓電超聲檢測裝置相比所選用的通道數與探頭數都少。特別是在板材電磁超聲檢測上就更為明顯,壓電超聲檢測裝置需要幾十個通道和探頭,電磁超聲檢測裝置則只要四個通道及探頭就能滿足需要。

(2)電磁超聲檢測技術的缺點

1)被測材料有侷限性

電磁超聲檢測技術只能對導電或導磁性材料進行檢測。

2)線圈提離距對檢測訊號影響較大

在檢測的過程中,線圈的提離距對於檢測訊號的強弱影響較大,因而選擇恰當的提離距便是產生理想電磁超聲訊號較關鍵的因素之一。

2) 轉換效率較低

emat的換能效率較低,因而在訊號激勵端與接收端的放大電路需要有較大的增益。並且電路需要有較好的阻抗匹配與低雜訊放大設計,用來增強電路的抗干擾能力,用以提高換能器的轉換效率。

國內研究現狀:重要:

電磁超聲檢測技術是一種非接觸式的新型的超聲檢測技術,電磁超聲換能器(emat)通過電磁藕合的方式在工件內產生超聲波,因此emat可以穿透不導電塗層,檢測時無需藕合劑,無需對試件表面進行預處理。但是,電磁超聲技術具有兩個缺點:

(1) emat的換能效率低,尤其是電磁超聲體波,因激發頻率高,換能效率進一步下降。因此,emat需要大功率激勵才能激發足夠強度的超聲波;

(2) emat接收訊號幅值小,且容易接收環境雜訊,訊雜比一般不高。電磁超聲換能器換能效率的提高電磁超聲技術一直以來的重點研究方向之一,國內外學者在永磁體結構優化,線圈結構優化,整體建模**及引數優化和聲束聚焦等方面進行了大量的研究,顯著提高了電磁超聲換能器的換能效率。

電磁超聲換能器效能不斷提公升的同時,大功率激勵電路,低雜訊接收電路和微弱訊號處理演算法研究在持續進行。隨著電磁超聲的研究和發展,電磁超聲換能器及電磁超聲檢測系統在厚度測量,板材檢測,焊縫檢測,管道檢測,表面缺陷檢測,鋼軌檢測,火車輪對踏面檢測等方面研究成果顯著。