實驗名稱：變尺寸蝶形線圈EMAT的缺陷檢測能力測試

研究方向：隨著我國工業水平的不斷發展，在線超聲波探傷設備在兼顧板材生產效率的同時，在板材企業生產過程中也起到了檢測鋼鐵產品內部質量的重要作用，具有檢測速度快、準確度高、板面覆蓋面廣等優勢，特別是在管線鋼、容器板等對焊接要求較高的產品上，具備在線探傷能力是許多板材客戶的要求，因此超聲波探傷設備成為我國鋼鐵企業重要的在線設備。超聲波探傷設備主要有壓電式超聲波探傷設備和電磁式超聲波探傷設備，壓電式超聲波探傷設備相對技術比較成熟，缺點也比較明顯。

實驗目的：通過改變線圈不同位置導線的寬度與間距，蝶形線圈EMAT不同位置導線所受洛倫茲力與激發超聲波類型的關系，為后期實驗做鋪墊。

測試設備：高壓功率放大器、信號發生器、示波器、前置微小信號放大器。

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，實對超聲波的激發和接收，并通過示波器對回波進行采集和顯示。實驗原理圖如圖1-1。

圖1-1電磁超聲探傷實驗裝置示意圖

實驗結果：圖1-2為優化前后換能器在無缺陷位置測到的實際回波信號。實驗測得鋁合金試塊中橫波的傳播速度為2944m/s，縱波的傳播速度為5778m/s，根據試塊的厚度可計算出換能器接收到電壓信號的時間，縱波出現在t=24μs附近，橫波出現在t=47μs附近，與圖1-2中回波出現的時間一致，證明蝶形線圈EMAT在鋁塊中分別產生了橫波和縱波。對比優化前后的回波可以發現，優化后的EMAT激發的縱波幅值從5.6mV減小到1.9mV，縱波削弱了66.1%，橫波幅值從32.2mV增大到43.9mV，增強了36.3%，EMAT激發的橫波純度從5.8提升到23.1，具有很高的橫縱波幅值比，并且縱波分量淹沒在噪聲中，回波中幾乎只有單一的橫波。

圖1-2優化前后EMAT對無缺陷鋁塊檢測信號

?功率放大器推薦：ATA-4315

圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數

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審核編輯 黃宇