高压功率放大器在线圈EMAT的缺陷检测中的应用-电子发烧友网

实验名称：变尺寸蝶形线圈EMAT的缺陷检测能力测试

研究方向：随着我国工业水平的不断发展，在线超声波探伤设备在兼顾板材生产效率的同时，在板材企业生产过程中也起到了检测钢铁产品内部质量的重要作用，具有检测速度快、准确度高、板面覆盖面广等优势，特别是在管线钢、容器板等对焊接要求较高的产品上，具备在线探伤能力是许多板材客户的要求，因此超声波探伤设备成为我国钢铁企业重要的在线设备。超声波探伤设备主要有压电式超声波探伤设备和电磁式超声波探伤设备，压电式超声波探伤设备相对技术比较成熟，缺点也比较明显。

实验目的：通过改变线圈不同位置导线的宽度与间距，蝶形线圈EMAT不同位置导线所受洛伦兹力与激发超声波类型的关系，为后期实验做铺垫。

测试设备：高压功率放大器、信号发生器、示波器、前置微小信号放大器。

实验过程：实验采用ATA-4315高压功率放大器，使用信号发生器发出超声激励信号，激励信号经ATA-4315高压功率放大器放大输入蝶形线圈中。在洛伦兹力的作用下，铝块趋肤层质点产生高频振动，在铝板表面激发出超声波。超声波垂直工件表面向试件内部传播，触及缺陷和下表面后发生反射，由换能器接收到电压信号，经ATA-5620前置微小信号放大器放大，实对超声波的激发和接收，并通过示波器对回波进行采集和显示。实验原理图如图1-1。

图1-1电磁超声探伤实验装置示意图

实验结果：图1-2为优化前后换能器在无缺陷位置测到的实际回波信号。实验测得铝合金试块中横波的传播速度为2944m/s，纵波的传播速度为5778m/s，根据试块的厚度可计算出换能器接收到电压信号的时间，纵波出现在t=24μs附近，横波出现在t=47μs附近，与图1-2中回波出现的时间一致，证明蝶形线圈EMAT在铝块中分别产生了横波和纵波。对比优化前后的回波可以发现，优化后的EMAT激发的纵波幅值从5.6mV减小到1.9mV，纵波削弱了66.1%，横波幅值从32.2mV增大到43.9mV，增强了36.3%，EMAT激发的横波纯度从5.8提升到23.1，具有很高的横纵波幅值比，并且纵波分量淹没在噪声中，回波中几乎只有单一的横波。