一种新型窄磁铁聚焦式电磁超声表面波换能器

作     者：刘素贞 刘继伦 张闯 柴克 齐磊 杨庆新 LIU Suzhen;LIU Jilun;ZHANG Chuang;CHAI Ke;QI Lei;YANG Qingxin

作者机构：省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)天津市红桥区300130 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京市昌平区102206 

基　　金：国家自然科学基金项目(51777052,51977058) 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)开放课题(LAPS20018) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2023年第43卷第10期

页      码：4079-4090页

摘      要：窄磁铁电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)利用较强的边缘磁场能够在铝板中激发出比常规EMAT幅值更大的超声波信号,但是窄磁铁磁场会导致激发的波形发生畸变,从而影响超声检测的可靠性。该文设计出一种新型窄磁铁聚焦式表面波EMAT,不仅修正窄磁铁磁场引起的波形畸变,而且使得激发的表面波幅值得到有效提升。首先,考虑磁场、相位、洛伦兹力贡献度等因素,推导出窄磁铁EMAT激励超声的合成公式,并通过并联分裂导线排布实现对波形畸变和频率偏移的修正。其次,研究磁铁与线圈尺寸参数对换能器激励效率的影响,并通过三维仿真对超声传播特性和聚焦效果进行分析。最后,制备窄磁铁聚焦式EMAT并进行表面波激励实验,结果表明:该文设计的表面波EMAT不仅实现对窄磁铁磁场引起的波形畸变的修正,而且同等磁通密度下激发的表面波信号时域幅值比常规EMAT提高55.92%,频域基频幅值提升69.7%,这为电磁超声表面波换能效率的提升及缺陷检测信号的有效提取提供新方法。

主 题 词：表面波电磁超声换能器 窄磁铁 波形畸变 并联分裂聚焦线圈 换能效率 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.13334/j.0258-8013.pcsee.212920

馆 藏 号：203122144...