电磁超声(EMAT)的主要特点:
(1)无需任何耦合剂
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EMAT的能量转换,是在工件表面的趋肤层内直接进行的。因而可将趋肤层看成是压电晶片,由于趋肤层是工件的表面层,所以,EMAT所产生的超声波就不需要任何耦合介质
(2)灵活地产生各类波形
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EMAT在检测的过程中,在满足一定的激发条件时,则会产生表面波、SH波和LAMB波。如改变激励电信号频率使之满足下式要求:
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f=nC/2Lsinθ(n为任意整数)
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式中C=声速;f=电信号频率;L=1/2波长
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则声波便以倾斜角θ向工件内侧斜辐射(但其幅度也随之下降),也就是说,在其它条件不变的前题下,只要改变电信号频率,就可以改变声的辐射角θ,这是EMAT的又一特点。由于这一特点的存在,我们就可以在不变更换能器的情况下,实现波模的自由选择。
(3)对被探工件表面质量要求不高
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EMAT不需要与声波在其中传播的材料接触,就可向其发射和接收返回的超声波。因此对被探工件表面不要求特殊清理,较粗糙的表面也可直接探伤。
(4)检测速度快
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传统的压电超声的检测速度难以达到一个新的水平20米/分钟(国产设备),而EMAT可达到40米/分钟,甚至更快。
(5)声波传播距离远
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EMAT在钢管或钢棒中激发的超声波,可绕工件传播几周甚至十几周。在进行钢管或钢棒的纵向缺陷检测时,探头与工件都不用旋转,使探伤设备的机械结构相对简单。?
(6)所用通道与探头的数量少
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在实现同样功能的前题下,EMAT探伤设备所选用的通道数和探头数少于压电超声。特别在板材EMA探伤设备上就更为明显,压电超声要进行板面的探伤需要几十个通道及探头,而EMA则只需要四个通道及相应数量探头就可以了。
(7)发现自然缺陷的能力强
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用户反馈回来的信息就足以证明了这种说法的可信度,EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现。?
电磁超声(EMAT)基本原理
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EMAT的物理结构由三部分组成:(如图所示)高频线圈(1):用于产生高频激发磁场。磁铁(2):用来提供外加磁场,它可以是永久磁铁或直流电磁铁,也可以是交流电磁铁或脉冲电磁铁。工件(3):检测对象,它是EMAT的一部分。(简称EMAT三要素)但工件的材质必须具有导电性或铁磁性,或导电性和铁磁性都具有,EMAT作为一种超声发生器,它的基本原理是围绕着EMAT三要素展开的。当置于工件表面上的高频线圈通过高频电流时,它要在工件的趋肤层内产生涡流,(或感应磁场,相当于电动机的转子)此涡流在外加磁?。ㄏ嗟庇诘缁ㄗ哟懦。┑淖饔孟?,也会像电动机那样受到机械力的作用,而产生高频振动,形成了超声波波源。在接收超声波时,如同发电机的转子在定子的磁场中旋转,会在转子中产生感应电流一样,工件表面的振荡也会在外加磁场力的作用下,在高频线圈中感应出电压而被仪器接收。因此,存在于上述机制中的这些相互作用就构成了检测的全过程。 |