本文關鍵詞：基于電磁超聲相控陣的金屬板檢測方法研究

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【摘要】：金屬板材在生產及長期的使用過程中不可避免地存在少量缺陷,如裂紋、分層、劃傷等,同時受外部加載以及環(huán)境的影響可能引發(fā)破壞性事故,因此對金屬板材進行定期檢測十分重要。電磁超聲檢測技術具有非接觸、無需加入耦合劑、無需對待測試件表面進行復雜繁瑣的預處理的優(yōu)點,可用于大面積、快速全面地評估金屬板材的健康狀況,具有重大的經(jīng)濟效益和學術意義。相控技術應用于超聲領域,可有效克服單換能器能量分散、信號幅值小等缺點,提高對微小缺陷的檢測識別能力,具有良好的發(fā)展前景。本文研究了超聲波在固體有界金屬板狀結構中的傳播特性,分析了其在有界板材中傳播時伴隨的頻散特性,且同時存在的多模態(tài)特性。對相控超聲的基本原理和關鍵技術進行了研究,并對相控聚焦和偏轉的時間延遲進行了理論計算。對電磁超聲換能器的換能機理進行了理論研究,從靜態(tài)偏置磁場與動態(tài)感應磁場的復合作用出發(fā)對板材檢測中常用的Lamb波EMAT和SH波EMAT進行了結構分析,并在傳統(tǒng)回折形線圈的基礎上使折線具有一定的彎度,設計了新型彎曲回折形EMAT,并對折線彎度對超聲檢測的幅值和檢測范圍的影響進行了實驗研究。結合相控技術,對金屬板材的電磁超聲檢測方法進行了研究,采用雙陣元激勵法,將兩激勵陣元與接收換能器在一條直線上橫向放置,通過時間延時彌補兩激勵陣元到接收換能器的的聲程差,實現(xiàn)聲波的干涉增強;采用縱向放置的三陣元電磁超聲換能器陣列作激勵,通過精準的時間延時使各個換能器激發(fā)的超聲波束能同時等相位的到達接收端,實現(xiàn)超聲聚焦,提高回波信號幅值,并對微小缺陷進行了實驗驗證,提高了檢測分辨力。在Q235鋼板上進行實驗研究,結果表明:相較于直折線形EMAT,彎曲折線形EMAT檢測方向廣,檢測范圍大;但隨折線彎曲程度的增加,回波信號幅值逐漸減小,EMAT換能效率逐漸降低。雙元激勵法進行超聲波疊加,在接收端同相位時,信號幅值增強為單換能器的2倍,反相位時回波幅值為0。采用三陣元激勵換能器陣列進行鋼板檢測,激勵電壓一致時,658mm處接收的回波信號幅值為中心換能器單獨激發(fā)時的2倍,提高了回波信號幅值;對微小缺陷進行超聲波聚焦,520mm處缺陷回波幅值提高為中心換能器單獨激發(fā)時的1.83倍,提高了對微小缺陷的檢測能力。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.28

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1 劉珂丞;基于電磁超聲相控陣的金屬板檢測方法研究[D];沈陽工業(yè)大學;2016年

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本文編號：1190013