曲折线圈折线角度对EMAT换能效率的影响

针对曲折线圈型电磁超声换能器的换能效率,分析了不同折线角度曲折线圈对EMAT(电磁超声换能器)换能效率的影响。根据声束指向原理,通过改变载流导线的角度,设计了0°、30°、60°、90°曲折线圈激励产生电磁超声导波,并采用收发分离式换能器结构在钢板上进行检测试验。结果表明,曲折线圈载流导线角度为0°时,EMAT激发的声波能量集中,方向性好,回波信号幅值强,为钢板的长距离检测提供了可能;曲折线圈载流导线角度增加为30°、60°、90°时,EMAT激发的声波信号纯净,简化了模态分析,对工程中钢板检测的信号简化处理具有重要意义。     

电磁超声表面波的铝板检测技术

针对电磁超声换能器激发导波多模态的问题,研究了单极性磁钢作用下具有曲折线圈结构的EMAT在铝板中的工作机理,以及固定激发频率下曲折线圈间距对该EMAT激发导波多模态的影响。利用ANSYS有限元软件对不同线圈间距的电磁超声换能器进行仿真,分析质点所受洛伦兹力。只改变线圈间距的情况下在铝板上对1.5mm、3mm、5mm三种间距的曲折线圈进行对比实验。实验结果表明线圈间距小于1.5mm时,换能器在铝板上激发出的表面波现象增强。     

基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。     

板状结构缺陷电磁超声导波检测技术研究进展

概述了国内外板状结构缺陷电磁超声导波检测技术的研究进展。从激发兰姆波的电磁超声换能器(EMAT)技术、EMAT的优化设计、超声导波聚焦、EMAT接收信号超声波成像技术等方面,对板状结构缺陷无损检测技术取得的突破进行了评述。提出了有待进一步解决的问题。     

基于等声程聚焦算法的超声相控阵检测技术

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器各阵元进行相位控制,能获得灵活可控的合成波束,进行动态聚焦、成像检测,能够提高检测灵敏度、分辨力和信噪比。在研究超声相控阵换能器声场的偏转和聚焦特性基础上,基于ASTM推荐试块与试验标准E2491—06,设计了等声程聚焦模型,并给出了扇形偏转非聚焦以及扇形偏转等声程聚焦的检测成像结果。试验结果表明,等声程聚焦算法有效地检出了材料中的缺陷,具有很好的分辨率和信噪比,能够比较真实地反映材料内部缺陷的相对位置和大小。     

基于偏置磁场EMAT表面波换能器效率的分析

为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和线圈提离对偏置EMAT激励表面波的影响规律,并通过试验验证了其准确性,此外还研究了偏置磁铁对接收EMAT的影响。结果表明,偏置EMAT换能器激励的表面波幅值比常规EMAT的提高了51%,并且该方法不会在频域信息上发生主频分叉畸变问题,采用偏置EMAT接收的信号幅值比常规EMAT的提高了38%,偏置EMAT能有效提高检测灵敏度。     

厚壁筒形件内表面径向缺陷检测的超声聚焦技术

厚壁筒形件的周向超声检测过程中,超声波对内表面径向缺陷检测的灵敏度受到多种因素的影响。常规的超声检测技术存在灵敏度低、缺陷定位困难等难点;采用聚焦技术可提高检测的灵敏度,但横波接触聚焦法的检测范围受曲面和声场结构等因素限制。采用柔性超声相控阵聚焦技术,根据曲面形状设计聚焦法则,可以有效地解决厚壁筒形件径向缺陷超声检测的技术难题。试验结果表明:提出的柔性相控阵聚焦技术对厚壁筒形件内表面径向缺陷具有较高的检测信噪比。     

基于电磁超声的管道裂纹检测法实验研究

设计了电磁超声传感器线圈和测试电路,对22.5mm厚钢板不同深度的裂纹类缺陷进行测试,以确定电磁超声裂纹检测的性能。通过分析电磁超声传感器(EMAT)所接收的导波信号,就可以准确判断裂纹的位置,用适当的数据分析可对裂纹缺陷尺寸进行量化,从而验证了使用电磁超声技术检测管道应力腐蚀裂纹(SCC)是一种切实可行的检测方法。     

适用于聚焦探头的铸件缺陷定量评价方法研究

从探头声场的理论分析入手,将缺陷表面的声场分布简化为高斯分布,确定了当缺陷位于聚焦声场时,缺陷反射信号幅度与缺陷尺寸之间的关系,并利用面积幅度试块等工具,对上述定量关系进行了试验验证。结果表明,提出的平底孔缺陷反射信号幅度与缺陷尺寸定量关系和试验结果表现出较好的一致性,提出了适用于聚焦探头的缺陷定量评价方法。     

超声检测中的声场特性及应用分析

针对超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论，研究了脉冲波声场的计算方法，绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线，分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响，比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点，为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

核级高密度聚乙烯管道热熔接头的相控阵超声检测

针对HDPE(高密度聚乙烯)管道热熔接头超声检测声衰减大,检测信噪比低等问题,通过CIVA仿真软件中的超声模块对厚壁HDPE管道进行声场仿真,研究了探头频率、晶片尺寸和阵元排列对管道热熔接头中声场分布的影响,优化了检测用相控阵超声探头参数。采用优化的探头和检测工艺在含标准反射体和典型缺陷的试件上进行声场仿真和检测试验,结果表明,提出的检测工艺可全部检出■914.4 mm管道中预设的不同深度和类型的典型缺陷,整体检测效果较好。     

多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

为了减少多通道电磁超声换能器的磁铁数量,提高检测信号的信噪比,提出了一种组合型磁铁结构EMAT(电磁超声换能器),使用该EMAT可以在一次检测过程中完成超声测厚、轴向导波和周向导波扫查。通过仿真优化了换能器结构设计,分析了其结构参数对磁场强度的影响。设计换能器并搭建试验平台,验证了模型结构的正确性。与传统换能器的励磁效果相比,该换能器在工件近表面产生的磁场强度较大,可以在一次检测中同时完成测厚与轴向和周向两个方向的导波扫查;测厚信号的信噪比提升了2 dB,导波信号的信噪比提升了19.5%,检测效率得到提高。     

基于合成孔径聚焦的不锈钢焊缝超声TOFD检测技术

奥氏体不锈钢焊缝受粗大柱状晶组织的影响,其焊缝的超声TOFD检测信号信噪比低、扫描图像模糊,缺陷检测容易误判或漏检。为提高检测信号信噪比及扫描图像分辨力,引入合成孔径聚焦算法对超声TOFD-D扫描采集的A信号进行处理,并分析了变迹窗对处理后检测信号信噪比的影响。研究表明,通过优化选择变迹窗可提高检测信号的信噪比和缺陷的D扫描图像分辨力,有效地增强了超声TOFD检测技术对奥氏体不锈钢焊缝的检测能力。     

奥氏体焊缝的两种超声检测方法对比

结合工程应用数据,对全聚焦相控阵超声和双晶聚焦纵波斜探头超声两种技术的粗晶焊缝质量检测结果进行了对比分析,得到两种技术的信噪比数据、缺陷检出能力数据以及扫查覆盖能力的评价结果,指出了全聚焦相控阵检测技术具有覆盖范围大的特性,可减少扫查次数,提高检测速度,降低缺陷漏检的概率。     

快速线性阵列超声波相控阵自动检测

基于超声波聚焦原理,提出借助声透镜实现线阵相控阵探头的二维聚焦的方法。通过声场模拟对比了普通线阵相控阵和改进型相控阵的声场分布;通过试验得到了上述两种手段对同一铜钢堆焊结构的C扫描检测图像,并将检测结果与常规单晶片点聚焦探头的检测结果进行了对比。理论分析和试验结果均显示,改进后的相控阵系统能够有效地使线性阵相控阵探头实现二维聚焦,其C扫描结果与常规单晶片探头的检测结果吻合良好;在保证检测准确性和可靠性的前提下,扫描效率也得到了显著的提升。     

水-钢界面凸面相控阵声场仿真

采用凸面超声相控阵探头对管状设备进行内检测,针对水-钢二层介质的结构特征,理论分析了相控阵声场的聚焦性能。根据近场球面波束形成模型,按声束路径求得的延时时间作为各阵元的提前激发时间,设计了水-钢二层介质相控阵聚焦法则。利用CIVA软件对相控阵声场进行建模仿真研究,确定了阵元数目、阵元尺寸、超声波频率等相控阵探头参数。最后,根据优化后的相控阵参数研制了512大阵元数双层结构的圆环形探头,再通过带有人工缺陷的管状模拟试样进行检测试验。结果表明:提出的方法对腐蚀、气孔缺陷具有更好的检测灵敏度和效率,能够实现管状设备的腐蚀和埋藏缺陷的内检测。     

铁磁性小径管道的脉冲双远场涡流检测

针对小径管缺陷检测中的线圈感应电压峰值和过零时间点太接近,从而降低了检测分辨率的问题,提出了一种改进的脉冲双远场涡流检测技术,将两端激励线圈分别施加不同频率的脉冲信号,此时中间检测线圈的信号会出现极高峰值,不同缺陷有不同的极高峰值与其对应,通过极高峰值便可确定管道的缺陷性质。利用有限元软件ANSYS Maxwell进行了建模仿真分析,表明该方法可以初步实现缺陷类型和缺陷性质的判断。     

电磁超声探伤回波信号的硬件处理

在电磁超声检测(EMAT)中,由于实际获得的检测信号成分复杂,噪声和干扰比较强,导致有用信号相对较弱,而且有用信号和噪声信号的幅度基本重合,信噪比和分辨率都较低。以钢管的电磁超声检测(EMAT)为例,设计了一种对从电磁超声探伤仪获得的回波信号进行处理的方法,从而减小噪声对信号的干扰,提高信噪比和分辨率,达到提高电磁超声检测效果的目的。实际工程项目中的应用证明,提出的信号处理方法是必要的和有意义的,并且检测效果良好。     

小直径棒材超声波双探头法探伤参数对结果的影响

小直径钛合金棒材的超声波检验,常采用双探头水浸聚焦法.本文对双探头的各可变参数进行了计算与分析,在含人工模拟缺陷的试样上,进行了探伤参数变化对模拟缺陷检测灵敏度和检测信噪比变化的实验,并对各检测参数对结果的影响进行了分析.结果表明,距离-波幅曲线随参数的变化规律符合计算结果.水距较小时,检测灵敏度与信噪比较好.     

超声检测声场计算模型的建立与仿真软件的开发

基于瑞利积分和Pencil法,建立了声场半解析法计算模型;基于基尔霍夫近似,GTD和波恩近似理论,建立了超声场与缺陷相互作用的半解析法计算模型。以半解析法计算模型为核心,开发了超声检测计算分析系统UT-CAS。该系统可实现超声检测发射声场和缺陷回波声场的快速计算,可应用于探伤工艺设计、声场和缺陷信号辅助分析以及无损检测人员培训等。