基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法研究.pdf

1、電磁超聲 Lamb波技術(shù)以其無需耦合劑、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在板材無損檢測領(lǐng)域前景廣闊。但是 Lamb波的多模式和頻散現(xiàn)象容易造成誤檢，且電磁超聲 Lamb波換能器很難滿足軍用級薄板檢測的標(biāo)準(zhǔn)，需要優(yōu)化設(shè)計(jì)以提升其檢測精度。此外，單一換能器檢測效率較低，采用換能器陣列雖然能顯著提高檢測速度，但目前并未有合理的換能器陣列排布方法。針對上述問題，本文開展了基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法研究。
　　針對 Lamb

2、波在波導(dǎo)中的多模式和頻散特性會(huì)影響缺陷檢測的問題，提出基于二維有限元建模仿真的高模式消除方法和頻散抑制方法。該方法充分考慮了Lamb波的激發(fā)曲線及換能器的換能機(jī)理，通過建模仿真分析聲波的傳播特性，分別給出了合理設(shè)計(jì)接收線圈從而消除高模式雜波的方法，頻散現(xiàn)象較弱的換能器工作點(diǎn)范圍，以及波結(jié)構(gòu)特性的利用方法。
　　針對目前關(guān)于Lamb波 EMAT陣列聲場分布研究不足，提出三維有限元頻域建模方法。該方法將電磁場和物理場耦合，采用靜磁場、

3、渦流和結(jié)構(gòu)場分步仿真的方式，有效地得到了試件內(nèi) Lamb波三維聲場及指向性。通過分析曲折線圈聲場分布特性，提出聲場可聚焦的線圈結(jié)構(gòu)，并得出聲場匯聚效果最優(yōu)的線圈參數(shù)。根據(jù)仿真所得聲場，計(jì)算得到了EMAT有效檢測區(qū)域，并給出了換能器陣列的無盲區(qū)排布方法。
　　針對目前對鋁合金薄板高精度檢測的需求，采用有限元仿真方法研究了電磁超聲 Lamb波對不同缺陷的檢測特性。提出了基于二維模型的槽缺陷檢測仿真研究方法，以及基于三維模型的孔缺陷檢測

4、研究方法。該方法通過時(shí)域仿真，可以得到Lamb波的入射波和缺陷反射回波波形?；谒Ｐ停治隽薒amb波的缺陷檢測能力，研究了斜槽缺陷對檢測效果的影響，并得到了提升孔缺陷檢測能力的線圈參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
　　搭建了電磁超聲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性；研制基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的缺陷檢測系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠有效地檢測出Φ1mm的通孔和4mm寬、0.4mm深的槽缺陷，達(dá)到GJB3384的檢測要求。
　　本