為解決電磁超聲檢測信噪比低,為電磁超聲線圈設(shè)計提供參考依據(jù),該文針對常用的測厚電磁超聲線圈開展一系列實驗研究。首先對比螺旋線圈、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,實驗對象采用階梯型鋼板,結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋線圈對于厚板測厚效果最佳,信噪比平均值達到14 dB以上。然后研究上述線圈的幅頻特性,實驗結(jié)果表明激勵頻率為1.8 MHz時,所有線圈的信噪比達到10 dB以上。最后通過線圈作用范圍實驗,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。為了獲取本次實驗鋼板的橫波聲波，以螺旋線圈測量階梯形鋼板20 mm厚處，得到鋼板測厚信號，如圖3所示。通過取回波信號峰值時間的方式獲取相鄰兩次反射回波時間差，從而通過式（1）計算出鋼板內(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行測厚實驗，記錄第一次反射回波的信噪比，同時通過第一次和第二次反射回波的峰值時間差計算出鋼板厚度，記錄測量值與實際值之間的誤差。將上述結(jié)果記錄在表2中。信噪比（SNR）為信號和噪聲功率的比值，也可以換算成回波信號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，計算公式為：

其中，P s和P n分別代表信號和噪聲的有效功率，V s和Vn分別代表信號和噪聲的電壓幅值。通過上述實驗可以發(fā)現(xiàn)，4種線圈都可以觀察到明顯的回波信號，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。實驗結(jié)果說明，平行線圈相對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。這表明本次實驗的螺旋線圈近場區(qū)范圍約在9 mm以內(nèi)。另外，螺旋線圈的測厚平均值和標準差均最小，證明了在較厚件測厚時，螺旋線圈是最佳的檢測線圈。


本文編號：3437037