鋁板是十分重要的工業(yè)原材料之一,但在生產(chǎn)時容易產(chǎn)生缺陷,需要使用無損檢測的方法剔除殘次品。電磁超聲SH(Shear Horizontal,簡稱SH)導(dǎo)波檢測技術(shù)以其非接觸、頻散特性簡單的特點而在鋁板缺陷檢測方面具有重大優(yōu)勢。然而,對SH導(dǎo)波電磁超聲換能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,簡稱EMAT)的理論研究還存在不足,EMAT聲場分布并不明確,而解析法求解難度大,難以指導(dǎo)換能器設(shè)計。其次,常規(guī)方法只能判斷出缺陷位置,并不能確定缺陷類型和大小。此外,SH導(dǎo)波EMAT換能效率低,進一步限制了該技術(shù)的推廣和應(yīng)用。針對上述問題,本文研究了電磁超聲SH導(dǎo)波鋁板缺陷檢測技術(shù)。針對SH導(dǎo)波EMAT聲場分布不明確,而解析法求解難度大的問題,本文建立了電磁超聲SH導(dǎo)波三維頻域仿真模型,得到其聲場指向角為16.7°。在此基礎(chǔ)上,進一步研究了線圈內(nèi)外徑、磁鐵間距和數(shù)目等EMAT幾何參數(shù)對聲場指向性的影響,便于確定較優(yōu)參數(shù),從而指導(dǎo)EMAT設(shè)計。針對常規(guī)方法不能確定缺陷類型和大小的問題,本文提出將實驗和仿真所得周向散射圖進行相似度對比來確定缺陷類型和大小的方法。為此,建立了SH導(dǎo)波EMAT三維時域仿真模型,得到SH導(dǎo)波與通孔和槽型缺陷作用的周向散射圖。仿真得到當(dāng)缺陷尺寸增大時,反射波的能量增強,透射波的能量減弱。針對SH導(dǎo)波EMAT換能效率低的現(xiàn)狀,設(shè)計了電磁超聲SH導(dǎo)波檢測系統(tǒng)。設(shè)計大功率發(fā)射電路,能輸出最大功率為2.5k W的猝發(fā)音(Tone Burst)信號用于激勵SH導(dǎo)波EMAT。設(shè)計上位機軟件,實現(xiàn)發(fā)射脈沖參數(shù)設(shè)置。設(shè)計四通道接收電路用于對接收信號進行放大和濾波處理,其放大增益最大可達80d B。設(shè)計發(fā)射和接收SH導(dǎo)波EMAT用于缺陷檢測。搭建了電磁超聲SH導(dǎo)波檢測實驗平臺,分別對Φ2mm和Φ6mm通孔型缺陷以及長度為6mm和15mm的槽型缺陷進行了實驗研究。由12通道接收探頭檢測SH導(dǎo)波與缺陷作用的周向散射圖,將其和仿真中各周向散射圖進行相似度對比,和實驗結(jié)果最相似的仿真周向散射圖所對應(yīng)的缺陷類型和大小即是所檢缺陷信息。通過實驗所確定的缺陷信息和缺陷理論值一致,由此表明本文所提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對鋁板通孔和槽型缺陷的定性和定量檢測。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB552
【部分圖文】：

圖 5-2 多通道接收探頭本文僅針對通孔和槽型缺陷進行定性和定量定量檢測時，整個檢測過程如圖 5-3 所示。粗檢確定缺陷位置移動探頭細檢缺陷位于接收圓圓心周向散射圖相似度對比 確定缺陷類型和大小圖 5-3 鋁板缺陷定性和定量檢測過程步驟如下：板進行粗檢。在鋁板上表面按照圖 5-4 所示的收探頭中接收信號中缺陷回波所到達的時間
【參考文獻】

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1 張在東;彭國平;戴翔;韓志偉;;厚壁管道缺陷周向SH導(dǎo)波檢測的有限元模擬研究[J];南昌航空大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年04期

2 陳越;湯皓元;盧育;楊鋼;方樹銘;;淺析我國鋁加工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];云南冶金;2014年04期

3 鄭陽;何存富;周進節(jié);張也弛;;超聲Lamb波在缺陷處的二維散射特性研究[J];工程力學(xué);2013年08期

4 許有昌;耿永健;;薄板超聲波檢測方法及工藝試驗研究[J];機械制造與自動化;2012年02期

5 高松巍;李桂穎;楊理踐;;基于電磁超聲的金屬板測厚技術(shù)仿真研究[J];無損探傷;2011年06期

6 高會棟;;電磁超聲技術(shù)在焊縫檢測中的應(yīng)用[J];無損檢測;2010年11期

7 陳秋穎;王小民;李明軒;毛捷;;電磁聲換能器的輻射聲場研究[J];聲學(xué)學(xué)報(中文版);2009年04期

8 王軍;王寅觀;;金屬薄板中SH波波速與預(yù)應(yīng)力關(guān)系的理論研究[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年02期

9 張志鋼,闕沛文,雷華明;Lamb波與SH板波雙模式電磁超聲檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實驗[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2005年05期

10 張志鋼,闕沛文,雷華明;彈性層中的SH板波傳播特性及電磁超聲激勵方法的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2005年02期

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1 陳海莉;電磁超聲換能器的數(shù)值模擬研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

2 劉博;基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 陳俊哲;電磁超聲鋼板測厚技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

4 楊蜜蜜;鋼板電磁超聲SH波檢測方法及其實驗研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2013年

5 駱蘇軍;基于磁致伸縮超聲導(dǎo)波的無損檢測系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2013年

6 李楊;儲罐底板超聲導(dǎo)波檢測傳感器研制及應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

7 周佳偉;電磁超聲換能器的機理研究及其仿真分析[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

8 楊榛;電磁超聲換能器的有限元數(shù)值分析研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

9 蔣韜;金屬板材中電磁超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 高潮;電磁超聲無損檢測技術(shù)的研究與實驗[D];天津大學(xué);2010年

本文編號：2889829