电磁超声兰姆波的无损探伤测试

为了提高电磁超声换能器的换能效率，采用大功率高频激励源来驱动，电磁超声兰姆波无损探伤测试研究。通过Aigtek功率放大器进行放大以用于驱动激励传感器，然后通过数据采集卡接收波形信号，通过考虑Lamb波两种基频模态下的频散特征，对Lamb波时域模型进行严格推导，得到了不随传播时间变化的耦合项，该项可以用于模态区分。

超声兰姆波探伤的基本原理：

电磁超声兰姆波是依据电磁感应原理进行缺陷检测。功率放大器驱动换能器，通过超声换能器的永磁铁及交流线圈产生偏置磁场，在金属板内形成洛伦兹力产生机械振动，形成贯穿板厚的超声波。接收是激励的一个逆过程，接收线圈在质点振动切割磁感线时感应出电动势，若存在缺陷，信号回波会发生变化，因此通过接收信号的变化便可进行判断和定位。超声兰姆波激发原理：

电磁超声兰姆波换能器的载流线圈有回折形线圈和螺旋形线圈两种形式，当线圈内部通入高频交变电流并置放在水平或垂直静态磁场时，换能器下方的被测金属板表面就会产生高频振动，当金属板厚度小于或等于二分之一波长时，该高频振动就会以兰姆波的形式传播出去。质点振动方向与金属板内部的受力方向一致，对于非铁磁性金属板来讲由EMAT产生的洛伦兹力方向垂直于静态磁场或者线圈电流方向。对于螺旋形线圈来说，洛伦兹力方向垂直于线圈的切线方向此时存在的问题是能量分散且方向性差，现有的兰姆波EMAT线圈形式以回折形线圈为主。

根据电磁超声换能器的结构参数，设计了一款信号发生器和功率放大器相结合的激励电路，功率放大器介绍：

ATA-2000系列是一款理想的可放大交、直流信号的功率放大器。最大差分输出1600Vp-p (±800V)高压，可以驱动高压型负载。电压增益数控可调，一键保存常用设置，为您提供了方便简洁的操作选择，同时双通道高压放大器输出还可同步调节，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的完美放大。

对信号放大器产生的信号进行激励信号的处理，并对激励线圈进行了阻抗匹配，磁铁和激励线圈的不同组合形式可以分别在铁磁性和非铁磁性金属薄板中激发出兰姆波，功率放大器能够在金属薄板中激发出高性能的兰姆波并实现稳定接受，能够实现对金属薄板的无损探伤。

本文实验素材由西安安泰电子整理发布，如想了解更多实验方案，请持续关注安泰。Aigtek是国内专业从事测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，一直专注于功率放大器、线束测试仪、计量校准源等测试仪器产品的研发与制造。
审核编辑：汤梓红