隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,鐵磁性材料由于具備良好的使用性能廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,因此需要尋找合適的無損檢測技術(shù)對材料的機械特性進行及時有效地檢測。電磁超聲檢測技術(shù)由于其檢測原理和獨特的優(yōu)勢,可通過超聲波信號對被測鐵磁性材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行檢測。本文主要基于電磁超聲換能器對鐵磁性材料機械特性參數(shù)的檢測進行研究,主要開展的工作包括:（1）研究了電磁超聲的工作機理,分別對基于洛倫茲力和磁致伸縮效應(yīng)機理產(chǎn)生電磁超聲的能量轉(zhuǎn)換過程進行分析,推導了換能過程中涉及的電磁場、力場和位移場的物理方程。對鐵磁性材料的磁化機制及磁致伸縮效應(yīng)進行具體分析,為電磁超聲的實驗研究提供了理論依據(jù)。（2）基于電磁超聲的產(chǎn)生機理設(shè)計了對材料機械特性檢測的電磁超聲系統(tǒng)。通過對電磁超聲換能器探頭的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計和仿真,提高了探頭的能量轉(zhuǎn)換效率;設(shè)計了電磁超聲發(fā)射模塊和接收模塊,實現(xiàn)了電磁超聲波在試件內(nèi)的激發(fā)和接收。（3）基于磁致伸縮效應(yīng)的電磁超聲檢測系統(tǒng)對鐵磁性材料進行檢測,通過實驗中采集的接收端超聲信號幅值與發(fā)射端磁感應(yīng)強度的關(guān)系曲線來反映被測材料的磁致伸縮特性,提取了曲線中的特征值作為后續(xù)分析的磁致伸縮特征參數(shù)。（4）... 

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 鐵磁性材料的機械特性檢測研究現(xiàn)狀
    1.3 電磁超聲換能器的國內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究工作
第二章 電磁超聲檢測技術(shù)理論研究
    2.1 電磁超聲換能器的換能機理
    2.2 電磁場理論基礎(chǔ)
    2.3 力場與位移場理論基礎(chǔ)
        2.3.1 非鐵磁性材料的洛倫茲力
        2.3.2 鐵磁性材料的磁致伸縮力
        2.3.3 電磁超聲檢測位移場方程
    2.4 超聲信號接收方程
    2.5 基于磁致伸縮機理的EMAT檢測原理
        2.5.1 基于磁致伸縮效應(yīng)的EMAT檢測模型
        2.5.2 鐵磁性材料機械特性檢測原理
        2.5.3 基于磁致伸縮效應(yīng)的EMAT信號與磁致伸縮曲線的關(guān)系
    2.6 本章小結(jié)
第三章 電磁超聲換能器的探頭設(shè)計及優(yōu)化
    3.1 前言
    3.2 COMSOL Multiphysics有限元建模與分析
        3.2.1 COMSOL Multiphysics有限元分析理論
        3.2.2 COMSOL Multiphysics有限元仿真步驟
    3.3 電磁超聲換能器的設(shè)計
        3.3.1 偏置磁場的設(shè)計
        3.3.2 高頻線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計
    3.4 EMAT探頭參數(shù)仿真優(yōu)化
        3.4.1 EMAT模型的建立
        3.4.2 偏置磁場的仿真分析
        3.4.3 線圈參數(shù)的仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 電磁超聲檢測系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 前言
    4.2 電磁超聲檢測系統(tǒng)發(fā)射電路
        4.2.1 信號發(fā)生模塊
        4.2.2 全橋逆變電路
        4.2.3 MOSFET隔離驅(qū)動模塊
    4.3 電磁超聲檢測系統(tǒng)接收電路
        4.3.1 接收電路總體設(shè)計方案
        4.3.2 阻抗匹配電路
        4.3.3 放大濾波電路
    4.4 電磁超聲信號處理
    4.5 本章小結(jié)
第五章 鐵磁性材料實驗研究與結(jié)果分析
    5.1 前言
    5.2 電磁超聲實驗研究與分析
        5.2.1 電磁超聲換能器的發(fā)射與接收實驗
        5.2.2 探頭的提離距離對超聲信號的影響分析實驗
        5.2.3 發(fā)射探頭與接收探頭距離對超聲信號的影響分析實驗
    5.3 鐵磁性材料機械特性參數(shù)的實驗研究
        5.3.1 試件制備
        5.3.2 實驗過程和重復性驗證
        5.3.3 機械特性參數(shù)與電磁超聲磁致伸縮特征參數(shù)的關(guān)系
        5.3.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對機械特性參數(shù)定量估計的建模思路
        5.3.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.3.6 基于粒子群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        5.3.7 實驗結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]鋼軌應(yīng)力的電磁超聲檢測技術(shù)研究[D]. 金哲.南京航空航天大學 2011



本文編號：3676943