電磁超聲(ElectromagneticAcousticTransducer,以下簡稱EMAT)，是無損檢測(ce)領域出現的新技術，該技術利用電磁耦合方法激勵和接收超聲波。與傳統的超聲檢測技術相比，它具有精度高、不需要耦合劑、非接觸、適于高溫檢測以及容易激發各種超聲波形等優點。在工業應用中，電磁超聲正越來越受到人們的關注和重視。        


 電(dian)磁超聲(sheng)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測作為一種新(xin)型無損檢(jian)(jian)(jian)(jian)測技(ji)術(shu)，應用領域不斷(duan)擴展，現已應用于鐵路鋼(gang)軌檢(jian)(jian)(jian)(jian)測、復合材(cai)料(liao)(liao)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測等(deng)領域。某(mou)廠(chang)新(xin)建一條(tiao)大棒材(cai)無損檢(jian)(jian)(jian)(jian)測生產線，整(zheng)線的(de)工藝(yi)流(liu)程為:上料(liao)(liao)→矯直→拋丸→倒棱→內部檢(jian)(jian)(jian)(jian)測→表面檢(jian)(jian)(jian)(jian)測→分(fen)揀→收集(ji)打捆→吊(diao)運下線。棒材(cai)的(de)內部檢(jian)(jian)(jian)(jian)測采用的(de)就是電(dian)磁超聲(sheng)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測技(ji)術(shu)。


一(yi)、設備(bei)結構及功(gong)能簡述 　　


  EMATESTＧBBＧ 220型電(dian)磁超聲檢測(ce)儀(yi)采(cai)用探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)旋(xuan)轉、棒材直線通過式的(de)檢測(ce)方法，主(zhu)要(yao)(yao)由旋(xuan)轉探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)機構(gou)、電(dian)氣柜(ju)、計算機控制系統、操作臺、缺陷(xian)(xian)標(biao)(biao)記器、標(biao)(biao)棒、去磁裝置等部分組(zu)成。旋(xuan)轉探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)機構(gou)包括探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)架、探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)線圈、永磁鐵、滑靴、耐磨片等組(zu)件(jian)。計算機控制系統包括硬件(jian)與軟(ruan)件(jian)，軟(ruan)件(jian)的(de)作用主(zhu)要(yao)(yao)是進行檢測(ce)參(can)(can)數的(de)設定(ding)，檢測(ce)結果(guo)的(de)動態顯示、存(cun)儲、打印等。在軟(ruan)件(jian)中，A掃(sao)描主(zhu)要(yao)(yao)是完成標(biao)(biao)棒校準時的(de)參(can)(can)數設置，包括位置門(起(qi)點、寬(kuan)度(du))、報警門高(gao)度(du)、增益值、脈沖重復頻率、端部檢測(ce)盲區、檢測(ce)速(su)度(du)等參(can)(can)數;C掃(sao)圖用于逐(zhu)支(zhi)顯示棒材的(de)檢測(ce)結果(guo)，包括棒材的(de)長度(du)、缺陷(xian)(xian)的(de)位置等。 



二(er)、電磁超聲檢測的基本原理 　　


  電(dian)磁(ci)超聲檢測(ce)將棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)內部(bu)劃(hua)分(fen)為(wei)芯部(bu)區域和亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)區域，利(li)用(yong)橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)探(tan)(tan)頭CF檢測(ce)芯部(bu)缺(que)陷(xian)，利(li)用(yong)橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)探(tan)(tan)頭SSF檢測(ce)亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)缺(que)陷(xian)。橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)探(tan)(tan)頭CF采用(yong)回形(xing)(xing)線圈(quan)，當磁(ci)鐵產生的(de)磁(ci)力線垂直(zhi)(zhi)于(yu)棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)時(shi)，渦流受力方向平(ping)行于(yu)棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，質(zhi)點產生與作用(yong)力垂直(zhi)(zhi)的(de)超聲橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)，以檢測(ce)棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)芯部(bu)缺(que)陷(xian)。橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)探(tan)(tan)頭SSF采用(yong)蛇(she)形(xing)(xing)線圈(quan)，相(xiang)鄰兩部(bu)分(fen)繞(rao)組的(de)電(dian)流方向相(xiang)反(fan)，磁(ci)力線垂直(zhi)(zhi)于(yu)金屬表(biao)(biao)面(mian)(mian)時(shi)，棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)內部(bu)將產生橫(heng)(heng)(heng)(heng)波(bo)，以檢測(ce)棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)缺(que)陷(xian)。棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)產生的(de)電(dian)磁(ci)超聲波(bo)向棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)內部(bu)傳(chuan)播，遇到缺(que)陷(xian)時(shi)形(xing)(xing)成(cheng)缺(que)陷(xian)反(fan)射(she)(she)波(bo)，與棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)底面(mian)(mian)反(fan)射(she)(she)波(bo)一起(qi)被電(dian)磁(ci)超聲探(tan)(tan)頭捕捉，并(bing)在回波(bo)器上(shang)以A掃(sao)描波(bo)形(xing)(xing)圖的(de)形(xing)(xing)式顯示出來，據(ju)此可分(fen)析缺(que)陷(xian)在棒(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)內的(de)位置和大(da)小(xiao)。



三(san)、電磁超(chao)聲無(wu)損檢測的優點


  相對于常規超聲波檢測(ce)，電磁超聲具有以下優(you)點：    


 1. 非接觸檢測，不(bu)需要(yao)耦合劑，可透過包覆層等(deng)


   EMAT的(de)能量(liang)轉換，是在(zai)工(gong)件表(biao)面(mian)的(de)趨膚層內直(zhi)接(jie)進行得。因而可(ke)將趨膚層看成是壓電晶片，由于趨膚層是工(gong)件的(de)表(biao)面(mian)層，所(suo)以EMAT產生的(de)超聲(sheng)波(bo)不(bu)需要任何耦合介質(zhi)。  


 2. 產生波形形式多(duo)樣，適合做表面缺陷檢測


  EMAT在(zai)(zai)檢測的(de)過程中，在(zai)(zai)滿足(zu)一(yi)定的(de)激(ji)發(fa)條件(jian)時(shi)，會產生表面(mian)波(bo)、SH波(bo)和(he)Lamb波(bo)。如果改變(bian)激(ji)勵電信號頻率(lv)滿足(zu)一(yi)定公式，則(ze)聲波(bo)能(neng)以任(ren)何輻(fu)射(she)(she)角θ向(xiang)工件(jian)內部傾斜輻(fu)射(she)(she)。即在(zai)(zai)其(qi)它條件(jian)不變(bian)的(de)前提下，只要改變(bian)電信號頻率(lv)，就可(ke)以改變(bian)聲的(de)輻(fu)射(she)(she)角，這(zhe)是(shi)EMAT的(de)又一(yi)特(te)點。由于(yu)這(zhe)一(yi)特(te)點的(de)存(cun)在(zai)(zai)，可(ke)以在(zai)(zai)不變(bian)更換能(neng)器的(de)情況下，實現波(bo)形模式的(de)自由選擇。  


 3.  適合高溫(wen)檢(jian)測


  隨著(zhu)國家在能源、動力(li)(li)企業的(de)(de)(de)(de)投入和發(fa)(fa)展，各種高溫壓力(li)(li)管道(dao)(dao)逐漸增多。作為特種設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)壓力(li)(li)管道(dao)(dao)，一(yi)(yi)旦出現事故(gu)，損失(shi)將非常嚴(yan)重。對此，國家有(you)相(xiang)關政(zheng)策法規(gui)強制檢(jian)測(ce)，以實現最(zui)小的(de)(de)(de)(de)事故(gu)發(fa)(fa)生率(lv)。這(zhe)就(jiu)使得高溫壓力(li)(li)管道(dao)(dao)檢(jian)測(ce)成為一(yi)(yi)個(ge)急(ji)需解決的(de)(de)(de)(de)問題。而電(dian)磁(ci)超聲正是(shi)(shi)(shi)解決這(zhe)個(ge)問題的(de)(de)(de)(de)最(zui)好選擇(ze)。電(dian)磁(ci)超聲相(xiang)對于(yu)常規(gui)超聲一(yi)(yi)個(ge)最(zui)大的(de)(de)(de)(de)優點就(jiu)是(shi)(shi)(shi)其(qi)非接觸性。熱(re)體在空間輻射的(de)(de)(de)(de)溫度(du)場是(shi)(shi)(shi)按指數(shu)衰減的(de)(de)(de)(de)，探頭離(li)檢(jian)測(ce)試件表(biao)面每提離(li)一(yi)(yi)段(duan)距離(li)，其(qi)探頭環境溫度(du)就(jiu)有(you)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)下降，所以，電(dian)磁(ci)超聲可以用于(yu)高溫管道(dao)(dao)檢(jian)測(ce)。    


 4. 對被探工件表(biao)面質量(liang)要求不高(gao)


  EMAT不(bu)需要(yao)與聲(sheng)波(bo)在(zai)其中(zhong)傳播的材料接觸,就(jiu)可(ke)向其發射和接收返回的超聲(sheng)波(bo)。因此(ci)對被探工(gong)件表面(mian)不(bu)要(yao)求特(te)殊清(qing)理(li),較粗糙表面(mian)也可(ke)直接探傷。  


 5. 檢測速度快


  傳(chuan)統(tong)的壓電(dian)超聲的檢(jian)測速度，一般都在10米/分鐘左右，而(er)EMAT可(ke)達到40米/分鐘，甚至更(geng)快(kuai)。    


 6. 聲(sheng)波傳播(bo)距離遠


  EMAT在(zai)(zai)鋼(gang)管或鋼(gang)棒(bang)中激發的超聲波，可以繞工件(jian)傳播幾(ji)周。在(zai)(zai)進行鋼(gang)管或鋼(gang)棒(bang)的縱向缺陷檢測時，探頭與工件(jian)都不用旋轉，使探傷設(she)備的機械(xie)結構相(xiang)對簡單。  


 7. 所(suo)用通道與探(tan)頭(tou)數量少


  在實(shi)現同樣功能的前(qian)提下，EMAT探(tan)傷設備所(suo)用的通道(dao)數和探(tan)頭(tou)數都少于壓(ya)電超(chao)聲。特(te)別(bie)在板(ban)材EMAT探(tan)傷設備上就更為明顯，壓(ya)電超(chao)聲要(yao)進行(xing)板(ban)面的探(tan)傷需(xu)要(yao)幾十(shi)個通道(dao)及探(tan)頭(tou)，而EMAT則只需(xu)要(yao)四個通道(dao)及相應數量的探(tan)頭(tou)就可以(yi)了。    


 8. 發(fa)現自然(ran)缺陷的能(neng)力強EMAT對于鋼(gang)管表(biao)面(mian)存在的折疊、重(zhong)皮、孔洞等不易檢出的缺陷都(dou)能(neng)準確發(fa)現。 



四、電磁超(chao)聲(sheng)的(de)缺(que)點     


 1. 它的換(huan)(huan)能(neng)效率(lv)要比傳統壓電(dian)換(huan)(huan)能(neng)器(qi)低20~40dB。當然，這個缺(que)點可以用精心設計與(yu)制造(zao)電(dian)子發(fa)射機與(yu)接(jie)收機、換(huan)(huan)能(neng)器(qi)來彌補。    


 2. 高頻線圈與(yu)工件間隙不(bu)能太大。線圈從工件表面每提(ti)高一個繞線波長的距離，聲(sheng)信號幅度就要下降(jiang)107dB和96dB。      



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