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，忽略了電路參數對仿真結果的影響

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構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果進行分析。在缺陷檢測中，對比不同結構缺陷回波電壓信號的強弱程度，獲得了優(yōu)化的磁鐵和線圈結構參數值。還得出了在本結構下磁鐵-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