高温铝合金电磁超声检测回波特性及因素分析

针对高温铝合金在线检测条件下，温度对铝合金电磁超声检测回波特性的影响规律尚不明确、高温检测时缺陷定量/定位补偿困难这一难题，以螺旋线圈电磁超声换能器（EMAT）为例，建立了高温铝合金EMAT检测过程的场路耦合有限元模型；研究了温度对EMAT激励/接收换能效率、EMAT激励/接收电路的功率分配特性、超声传播过程中的扩散/介质衰减特性、回波幅值和超声声速等因素的影响规律；研制了耐高温EMAT探头，对20~500℃高温铝合金试样进行了检测实验，并测定了高温铝合金的超声介质衰减系数和超声声速。在仿真和实验相结合的基础上，分析了高温检测时超声回波幅值变化特性及其影响因素。结果表明：对于铝合金这类非铁磁性金属材料，导致高温时超声回波幅值下降的主要原因是超声介质衰减系数随着温度的升高而增大，其次为高温时EMAT激励/接收电路的功率分配特性的改变。在激励EMAT在试样表面形成的洛伦兹力不变的条件下，其所激励的超声波回波幅值具有随着温度的增加而增加的特点，可以有效减缓超声回波幅值下降的趋势。     

碳纤维复合材料层板冲击损伤的空气耦合兰姆波成像检测

非接触式超声兰姆波方法能够对大面积复合材料板材进行快速检测,在自动成像检测上有着突出的优势。针对碳纤维/树脂基复合材料(CFRP)层压板采用空气耦合超声探头激励出A0模态兰姆波。在含冲击损伤的层板试样的同一侧激发和接收兰姆波进行扫描检测,针对冲击损伤区域以互相正交的两个方向进行兰姆波扫查,获得了不同位置的检测信号。对比在有无缺陷处板材中兰姆波传播信号的特征,对采集信号进行频域分析,以无缺陷处信号值为基准,利用信号差异系数(SDC)作为特征值,将扫查信号数据采用特征值全加和全乘的数据融合方法进行了缺陷形貌重构成像。成像结果能够良好的体现出冲击损伤的位置和两个方向的尺寸大小。     

铝合金激光超声表面检测中EMAT接收性能对比

在铝合金板材激光电磁超声换能器（Laser-EMAT）瑞利波（RW）检测中，曲折线圈EMAT、线性线圈面内EMAT和线性线圈面外EMAT常被应用于接收超声波，但是这3类EMAT的接收性能和应用场合尚不明确。为此首先建立铝合金Laser-EMAT RW检测过程的有限元模型，分析了3类EMAT配置形式对接收RW、横波和纵波等模式超声波能量的影响；其次研究了表面约束机制对RW幅值及其纯度的影响，探讨了3类EMAT的表面缺陷检测能力；最后制作了3类EMAT探头进行铝合金板材Laser-EMAT的RW检测实验，分析了表面约束机制对3类EMAT接收的各模式超声波幅值和表面缺陷检测能力的影响。结果表明：与线性线圈面内EMAT相比，曲折线圈EMAT和线性线圈面外EMAT接收的RW纯度更高，更适合表面缺陷检测；线性线圈面内EMAT接收到的多模式超声波明显，更适合同时检测表面/内部缺陷；与无表面约束机制相比，采用表面约束机制可将3类EMAT接收到的RW幅值增强2倍以上，其中对曲折线圈EMAT的RW幅值的增强作用最明显，且与无表面约束机制的激光-线性线圈面内EMAT相比，含表面约束机制的激光-线性线圈面外E...