實驗名稱：變尺寸蝶形線圈EMAT的缺(que)陷檢測能力測試

　　研究方向：隨著我國工業(ye)水平的不(bu)斷發(fa)展，在(zai)線超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)在(zai)兼顧板(ban)材(cai)(cai)生產(chan)效(xiao)率的同時，在(zai)板(ban)材(cai)(cai)企(qi)業(ye)生產(chan)過(guo)程中也起到了檢測鋼鐵(tie)(tie)產(chan)品內部(bu)質量的重(zhong)要(yao)作用，具有檢測速度快、準確(que)度高、板(ban)面覆蓋面廣(guang)等(deng)優勢(shi)，特(te)別是在(zai)管線鋼、容(rong)器板(ban)等(deng)對焊(han)接要(yao)求較(jiao)高的產(chan)品上，具備(bei)在(zai)線探傷(shang)能力是許(xu)多板(ban)材(cai)(cai)客戶的要(yao)求，因此超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)成(cheng)為(wei)我國鋼鐵(tie)(tie)企(qi)業(ye)重(zhong)要(yao)的在(zai)線設(she)(she)備(bei)。超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)主(zhu)要(yao)有壓電(dian)式超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)和電(dian)磁式超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)，壓電(dian)式超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)相對技術(shu)比較(jiao)成(cheng)熟，缺點也比較(jiao)明(ming)顯。

　　傳統壓(ya)(ya)電(dian)式超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)（PE）檢(jian)測(ce)(ce)時將脈(mo)沖振蕩器發出(chu)的電(dian)壓(ya)(ya)加在(zai)用壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷(ci)或(huo)石英(ying)晶片(pian)制(zhi)成的探(tan)頭上，探(tan)頭發出(chu)的超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)脈(mo)沖通(tong)(tong)過(guo)聲(sheng)(sheng)耦(ou)(ou)合介質(zhi)進(jin)入材料并在(zai)其中傳播(bo)，遇(yu)到缺陷(xian)后(hou)，部分反射能量沿(yan)原途徑返回探(tan)頭，探(tan)頭又將其轉變為電(dian)脈(mo)沖，經儀(yi)器放大(da)后(hou)進(jin)行顯示的，通(tong)(tong)常(chang)需(xu)要(yao)耦(ou)(ou)合劑才(cai)能實(shi)現與被(bei)(bei)測(ce)(ce)件之(zhi)間的良好耦(ou)(ou)合，對被(bei)(bei)測(ce)(ce)件的表(biao)(biao)面(mian)質(zhi)量要(yao)求較高(gao)(gao)，因而難以(yi)適用于高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)速和粗糙表(biao)(biao)面(mian)的檢(jian)測(ce)(ce)環境。電(dian)磁(ci)(ci)超(chao)聲(sheng)(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)技術(shu)（EMAT）是指(zhi)在(zai)永(yong)磁(ci)(ci)場(chang)中，強(qiang)(qiang)大(da)脈(mo)沖電(dian)壓(ya)(ya)在(zai)線圈(quan)中產生脈(mo)沖電(dian)流(liu)(liu)(liu)，并在(zai)周圍產生強(qiang)(qiang)電(dian)磁(ci)(ci)場(chang)，輻(fu)射到被(bei)(bei)測(ce)(ce)體表(biao)(biao)面(mian)的電(dian)磁(ci)(ci)場(chang)會在(zai)被(bei)(bei)測(ce)(ce)體表(biao)(biao)面(mian)產生渦流(liu)(liu)(liu)，渦流(liu)(liu)(liu)收(shou)到洛倫磁(ci)(ci)力，洛倫磁(ci)(ci)力的方(fang)向(xiang)與渦流(liu)(liu)(liu)垂(chui)直，并指(zhi)向(xiang)渦流(liu)(liu)(liu)的中心，表(biao)(biao)面(mian)會產生電(dian)磁(ci)(ci)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)。若(ruo)被(bei)(bei)測(ce)(ce)體為鐵(tie)磁(ci)(ci)性(xing)材料，還(huan)會產生磁(ci)(ci)致伸縮力，洛倫磁(ci)(ci)力和磁(ci)(ci)致伸縮力兩種(zhong)效(xiao)(xiao)應(ying)具體是哪一種(zhong)起到主要(yao)作用，是由(you)外加磁(ci)(ci)場(chang)的大(da)小及激(ji)勵電(dian)流(liu)(liu)(liu)的頻率(lv)決定(ding)。接(jie)收(shou)效(xiao)(xiao)應(ying)與激(ji)勵效(xiao)(xiao)應(ying)互為逆過(guo)程，超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)回波(bo)被(bei)(bei)檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭接(jie)收(shou)，可(ke)(ke)(ke)對被(bei)(bei)測(ce)(ce)體進(jin)行檢(jian)測(ce)(ce)。由(you)于上述過(guo)程是可(ke)(ke)(ke)逆的，因此從試(shi)件邊角處或(huo)缺陷(xian)部位(wei)反射回來的超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)在(zai)外磁(ci)(ci)場(chang)作用下(xia)形成渦流(liu)(liu)(liu)，渦流(liu)(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)引起線圈(quan)兩端電(dian)壓(ya)(ya)變化，這一信號(hao)被(bei)(bei)儀(yi)器接(jie)收(shou)即(ji)可(ke)(ke)(ke)實(shi)現缺陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)。

　　實驗目的：通過改(gai)變線(xian)圈不(bu)同位置導線(xian)的寬度與間距，蝶形線(xian)圈EMAT不(bu)同位置導線(xian)所受洛倫茲力(li)與激發超聲波類(lei)型的關(guan)系，為后期實驗做鋪墊。

　　測試設備：高壓功率放大器、信(xin)號(hao)(hao)發(fa)生器(qi)(qi)、示波器(qi)(qi)、前(qian)置微(wei)小信(xin)號(hao)(hao)放大器(qi)(qi)。

　　實驗過程：實驗采用ATA-4315高壓功率放大器，使用信號發生器發出超聲激勵信號，激勵信號經ATA-4315高壓功率放大器放大輸入蝶形線圈中。在洛倫茲力的作用下，鋁塊趨膚層質點產生高頻振動，在鋁板表面激發出超聲波。超聲波垂直工件表面向試件內部傳播，觸及缺陷和下表面后發生反射，由換能器接收到電壓信號，經ATA-5620前置微小信號放大器放大(da)，實對超聲波(bo)的(de)激發和(he)接收，并通(tong)過(guo)示波(bo)器(qi)對回波(bo)進(jin)行采(cai)集(ji)和(he)顯示。實驗(yan)原(yuan)理圖如圖1-1。

　　圖(tu)1-1電磁超聲探傷實(shi)驗裝置示(shi)意圖(tu)

　　實驗結果：圖(tu)(tu)1-2為優化前后換(huan)(huan)能(neng)(neng)器在(zai)(zai)無(wu)缺陷位置測到(dao)的(de)(de)(de)實(shi)際(ji)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)信號。實(shi)驗測得鋁合金試塊中(zhong)(zhong)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)速度(du)為2944m/s，縱(zong)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)速度(du)為5778m/s，根據試塊的(de)(de)(de)厚度(du)可計算出換(huan)(huan)能(neng)(neng)器接收(shou)到(dao)電壓信號的(de)(de)(de)時間(jian)，縱(zong)波(bo)(bo)(bo)出現(xian)在(zai)(zai)t=24μs附近，橫(heng)波(bo)(bo)(bo)出現(xian)在(zai)(zai)t=47μs附近，與圖(tu)(tu)1-2中(zhong)(zhong)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)出現(xian)的(de)(de)(de)時間(jian)一(yi)致(zhi)，證明(ming)蝶形線圈EMAT在(zai)(zai)鋁塊中(zhong)(zhong)分別產生了(le)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)和縱(zong)波(bo)(bo)(bo)。對比優化前后的(de)(de)(de)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)可以發現(xian)，優化后的(de)(de)(de)EMAT激發的(de)(de)(de)縱(zong)波(bo)(bo)(bo)幅(fu)(fu)值(zhi)從(cong)5.6mV減小到(dao)1.9mV，縱(zong)波(bo)(bo)(bo)削弱了(le)66.1%，橫(heng)波(bo)(bo)(bo)幅(fu)(fu)值(zhi)從(cong)32.2mV增大到(dao)43.9mV，增強了(le)36.3%，EMAT激發的(de)(de)(de)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)純度(du)從(cong)5.8提升(sheng)到(dao)23.1，具有很高的(de)(de)(de)橫(heng)縱(zong)波(bo)(bo)(bo)幅(fu)(fu)值(zhi)比，并且縱(zong)波(bo)(bo)(bo)分量淹沒在(zai)(zai)噪(zao)聲(sheng)中(zhong)(zhong)，回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)中(zhong)(zhong)幾乎只有單一(yi)的(de)(de)(de)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)。

　　圖(tu)1-2優化前(qian)后EMAT對(dui)無缺陷鋁(lv)塊檢測信號(hao)

　　?功率放大器推薦：ATA-4315

　　圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數

　　本(ben)資料(liao)由Aigtek安(an)(an)泰電子整理發布，更(geng)多案例及產(chan)(chan)品(pin)詳情請(qing)持續關(guan)注(zhu)我(wo)們(men)。西安(an)(an)安(an)(an)泰電子Aigtek已經成為在業界(jie)擁有廣泛產(chan)(chan)品(pin)線，且(qie)具有相當規(gui)模的(de)儀器設(she)備供(gong)應商(shang)，樣機(ji)都支持免費試用。如想了解更(geng)多功(gong)率放大(da)器等產(chan)(chan)品(pin)，請(qing)持續關(guan)注(zhu)安(an)(an)泰電子官網hkdyw.cn或(huo)撥(bo)打029-88865020。