為解決電磁超聲檢測信噪比低,為電磁超聲線圈設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),該文針對(duì)常用的測厚電磁超聲線圈開展一系列實(shí)驗(yàn)研究。首先對(duì)比螺旋線圈、矩形線圈、呂形線圈和蝶形線圈4種線圈結(jié)構(gòu)的測厚反射回波信噪比,實(shí)驗(yàn)對(duì)象采用階梯型鋼板,結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋線圈對(duì)于厚板測厚效果最佳,信噪比平均值達(dá)到14 dB以上。然后研究上述線圈的幅頻特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明激勵(lì)頻率為1.8 MHz時(shí),所有線圈的信噪比達(dá)到10 dB以上。最后通過線圈作用范圍實(shí)驗(yàn),得出不同類型線圈的主要作用區(qū)域也不同的結(jié)論。 

【文章來源】：中國測試. 2020,46(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

4種電磁超聲線圈

其中，c為超聲波在鋼板中的橫波聲速。為了獲取本次實(shí)驗(yàn)鋼板的橫波聲波，以螺旋線圈測量階梯形鋼板20 mm厚處，得到鋼板測厚信號(hào)，如圖3所示。通過取回波信號(hào)峰值時(shí)間的方式獲取相鄰兩次反射回波時(shí)間差，從而通過式（1）計(jì)算出鋼板內(nèi)橫波聲速為3 240 m/s。接著，采用4種線圈分別在階梯鋼板的不同厚度部分進(jìn)行測厚實(shí)驗(yàn)，記錄第一次反射回波的信噪比，同時(shí)通過第一次和第二次反射回波的峰值時(shí)間差計(jì)算出鋼板厚度，記錄測量值與實(shí)際值之間的誤差。將上述結(jié)果記錄在表2中。信噪比（SNR）為信號(hào)和噪聲功率的比值，也可以換算成回波信號(hào)的電壓幅值和噪聲電壓幅值的比率關(guān)系，通常用dB作為信噪比的單位，計(jì)算公式為：

其中，P s和P n分別代表信號(hào)和噪聲的有效功率，V s和Vn分別代表信號(hào)和噪聲的電壓幅值。通過上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，4種線圈都可以觀察到明顯的回波信號(hào)，從而測量出試件各處的厚度信息。在試件較薄處，呂形線圈的信噪比最高，矩形線圈其次，螺旋線圈最差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，平行線圈相對(duì)于弧形線圈更適合于較薄件的測厚。當(dāng)試件加厚后，信噪比普遍升高，而螺旋線圈信噪比最高。這表明本次實(shí)驗(yàn)的螺旋線圈近場區(qū)范圍約在9 mm以內(nèi)。另外，螺旋線圈的測厚平均值和標(biāo)準(zhǔn)差均最小，證明了在較厚件測厚時(shí)，螺旋線圈是最佳的檢測線圈。


本文編號(hào)：3437037