隔震换能系统的换能效率及振动控制效果的研究 被引量：9

1

作者 孙作玉 程树良 王焕定 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期132-136,共5页

提出的隔震换能控制系统是由隔震层和换能装置构成的,该系统可以实现将地震时地面输给上部结构的部分能量转换为液压能,储存于蓄能器中,该能量可进一步用作主动控制能源。建立了该系统的理论分析模型,并对其换能效率和结构振动控制效果... 提出的隔震换能控制系统是由隔震层和换能装置构成的,该系统可以实现将地震时地面输给上部结构的部分能量转换为液压能,储存于蓄能器中,该能量可进一步用作主动控制能源。建立了该系统的理论分析模型,并对其换能效率和结构振动控制效果进行了深入研究,应用Matlab 的Simulink 对一个框架隔震换能结构体系实例进行了仿真计算。结果表明,该系统换能效率高,并且隔震层的阻尼越小,换能效率越高;地震输入强度对换能效率影响较大,当输入地震动加速度峰值较大时,换能效率可达70-80%;与普通隔震相比,采用隔震换能系统时,隔震效果接近,但隔震层位移可降低一半。 展开更多

关键词 振动控制 换能器 换能效率 隔震

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磁致伸缩导波传感器换能效率估计方法 被引量：5

2

作者 孙永 徐江 +1 位作者 周金海 武新军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1705-1713,共9页

偏置磁场与磁致伸缩纵向导波传感器换能效率密切相关,为了解决磁致伸缩纵向导波检测中缺少传感器换能效率估计手段的问题,提出了一种估计永磁式磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的方法。首先,从磁致伸缩导波能量转换的角度出发,建立了截... 偏置磁场与磁致伸缩纵向导波传感器换能效率密切相关,为了解决磁致伸缩纵向导波检测中缺少传感器换能效率估计手段的问题,提出了一种估计永磁式磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的方法。首先,从磁致伸缩导波能量转换的角度出发,建立了截面区域偏置磁场强度与导波接收信号幅值间的关系;其次,根据磁致伸缩纵向导波偏置磁场的作用机理,针对管道内磁场不均匀现象,提出了磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的评估方法;然后,通过有限元仿真及实验对通过管道表面空气中的磁场强度表征管道内偏置磁场的可行性进行了验证;最后,通过实验确定了方法的有效性。该方法通过测量管道外表面空气中周向多个位置的轴向磁场强度表征管道截面内偏置磁场强度,利用偏置磁场强度与导波通过信号幅值关系曲线得到不同区域单元振动对导波信号的能量贡献计算得到加权幅值,并以此幅值为依据估计传感器的换能效率。实现了对磁致伸缩导波传感器换能效率的估计,为仪器智能化研究提供了基础。 展开更多

关键词 永磁式磁致伸缩传感器 换能效率 估计方法 纵向导波 磁致伸缩效应

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力磁耦合作用下电磁超声换能器换能效率仿真分析 被引量：1

3

作者 宋小春 王亚午 李羽可 《制造业自动化》 北大核心 2014年第15期102-105,共4页

研究了力磁耦合作用下外加应力对电磁超声换能器换能效率的影响。首先通过理论推导,得出外加应力下磁致伸缩材料的本构关系式,而后利用多物理场耦合有限元分析软件COMSOl分析了外加应力对电磁超声换能器换能效率的影响。结果表明:在相... 研究了力磁耦合作用下外加应力对电磁超声换能器换能效率的影响。首先通过理论推导,得出外加应力下磁致伸缩材料的本构关系式,而后利用多物理场耦合有限元分析软件COMSOl分析了外加应力对电磁超声换能器换能效率的影响。结果表明:在相同磁场条件下,随着外加应力的增加,磁致伸缩应变和电磁超声换能器换能效率均减小,当外加应力值超过材料的屈服强度时,磁致伸缩振幅趋近于零。因此,使用电磁超声检测器对存在外加应力作用下的工件进行检测时,应适当增加换能器中偏置永磁体剩余磁通密度或增加线圈激励电流大小,以保证较高的检测效率。 展开更多

关键词 力磁耦合 电磁超声 磁致伸缩 多物理场有限元 外加应力 换能效率

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智能结构中压电元件双向换能效率的仿真研究

4

作者 周文委 顾伟驷 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期241-243,共3页

根据压电振子机电换能等效图,得出压电超声换能器等效二端口网络模型,由此推导了智能结构中压电换能器的双向换能函数。仿真实验表明,驱动-传感换能器对的双向换能效率随负载声阻抗的增大先升高后降低。为提高换能效率,可以采用匹配声... 根据压电振子机电换能等效图,得出压电超声换能器等效二端口网络模型,由此推导了智能结构中压电换能器的双向换能函数。仿真实验表明,驱动-传感换能器对的双向换能效率随负载声阻抗的增大先升高后降低。为提高换能效率,可以采用匹配声阻抗法。 展开更多

关键词 智能结构系统 压电换能器 换能效率

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曲折线圈折线角度对EMAT换能效率的影响

5

作者 杨理践 宋靖宇 +1 位作者 高松巍 刘斌 《无损检测》 2016年第8期26-29,共4页

针对曲折线圈型电磁超声换能器的换能效率,分析了不同折线角度曲折线圈对EMAT(电磁超声换能器)换能效率的影响。根据声束指向原理,通过改变载流导线的角度,设计了0°、30°、60°、90°曲折线圈激励产生电磁超声导波,... 针对曲折线圈型电磁超声换能器的换能效率,分析了不同折线角度曲折线圈对EMAT(电磁超声换能器)换能效率的影响。根据声束指向原理,通过改变载流导线的角度,设计了0°、30°、60°、90°曲折线圈激励产生电磁超声导波,并采用收发分离式换能器结构在钢板上进行检测试验。结果表明,曲折线圈载流导线角度为0°时,EMAT激发的声波能量集中,方向性好,回波信号幅值强,为钢板的长距离检测提供了可能;曲折线圈载流导线角度增加为30°、60°、90°时,EMAT激发的声波信号纯净,简化了模态分析,对工程中钢板检测的信号简化处理具有重要意义。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 曲折线圈 钢板 换能效率 折线角度

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电磁超声换能器线圈设计与提高换能效率研究 被引量：22

6

作者 范吉志 吴运新 +2 位作者 石文泽 龚海 谭良辰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期29-34,共6页

提出了一种提高电磁超声换能器EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer)换能效率的方法,首先,在COMSOL Multiphysics软件中建立了电磁超声无损检测激发探头有限元模型,然后研究了电磁超声换能器中双层叠加螺旋线圈的基板厚度、铜箔... 提出了一种提高电磁超声换能器EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer)换能效率的方法,首先,在COMSOL Multiphysics软件中建立了电磁超声无损检测激发探头有限元模型,然后研究了电磁超声换能器中双层叠加螺旋线圈的基板厚度、铜箔厚度以及提离距离对换能效率的影响。结果表明:减小基板厚度以及提离距离,增加线圈铜箔厚度可以提高EMAT换能效率。最后通过实验进行验证,仿真结果与实验基本一致。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 有限元 螺旋线圈 换能效率

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偏置磁场强度对交叉线圈式扭转导波换能器换能效率的影响

7

作者 刘志伟 徐江 陈广 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第10期139-144,共6页

交叉线圈式带状磁致伸缩扭转导波换能器偏置磁场强度直接影响换能器换能效率,为获得较佳的检测效果,需要研究偏置磁场强度对该换能器换能效率的影响。首先,从磁致伸缩效应出发,分析交叉线圈式带状磁致伸缩扭转导波换能器的工作原理。其... 交叉线圈式带状磁致伸缩扭转导波换能器偏置磁场强度直接影响换能器换能效率,为获得较佳的检测效果,需要研究偏置磁场强度对该换能器换能效率的影响。首先,从磁致伸缩效应出发,分析交叉线圈式带状磁致伸缩扭转导波换能器的工作原理。其次,在模态验证实验的基础上,分别对激励和接收换能器换能过程中偏置磁场的作用进行研究。实验结果表明随着偏置磁场强度的增大激励端和接收端换能器换能效率均先增大后减小。最后进行缺陷检测实验,当激励端和接收端均选择最佳换能区域时,对比模态验证实验,缺陷信号明显增大。该研究结果可为换能器的现场应用提供技术支持。 展开更多

关键词 交叉线圈 扭转模态 磁致伸缩导波换能器 偏置磁场强度 换能效率

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基于偏置磁场EMAT表面波换能器效率的分析

8

作者 张义涛 程树云 +3 位作者 陆铭慧 朱颖 胡克 戴昱辉 《无损检测》 CAS 2023年第11期59-66,共8页

为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和... 为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和线圈提离对偏置EMAT激励表面波的影响规律,并通过试验验证了其准确性,此外还研究了偏置磁铁对接收EMAT的影响。结果表明,偏置EMAT换能器激励的表面波幅值比常规EMAT的提高了51%,并且该方法不会在频域信息上发生主频分叉畸变问题,采用偏置EMAT接收的信号幅值比常规EMAT的提高了38%,偏置EMAT能有效提高检测灵敏度。 展开更多

关键词 表面波电磁超声换能器 正交试验 换能效率 优化设计

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基于Halbach阵列的电磁超声换能器的仿真设计

9

作者 高明阳 李松松 +2 位作者 高磊 张佳琪 刘璇 《信息技术与信息化》 2024年第4期170-173,共4页

针对电磁超声换能器(EMAT)激发的Lamb波存在多模态和换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声换能器设计,其永磁体磁极方向按照Halbach阵列排布。与传统EMAT单一磁铁对比,相同尺寸下Halbach阵列产生的静磁场强度有明显提高... 针对电磁超声换能器(EMAT)激发的Lamb波存在多模态和换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声换能器设计,其永磁体磁极方向按照Halbach阵列排布。与传统EMAT单一磁铁对比,相同尺寸下Halbach阵列产生的静磁场强度有明显提高。为提高Lamb波单一A0模态的信号幅值,对换能器曲折线圈和磁铁阵列参数进行优化。通过理论分析和二维有限元仿真,结果表明,Halbach阵列的换能器最大磁通密度、磁通密度x分量和y分量分别是传统型的2倍,Halbach阵列换能器激发的Lamb波在铝板表面处位移是传统型的8.8倍。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 LAMB波 HALBACH阵列 换能效率

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一种新型窄磁铁聚焦式电磁超声表面波换能器

10

作者 刘素贞 刘继伦 +3 位作者 张闯 柴克 齐磊 杨庆新 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期4079-4090,共12页

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... 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。 展开更多

关键词 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

原文传递

SH电磁超声换能器优化设计及粘接强度测量

11

作者 姜颖 郭新峰 项延训 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期695-700,共6页

电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)使用时无需耦合剂,可以便捷地应用于严苛工况下结构的超声检测。但由于EMAT复杂的多物理场换能机理,通常存在换能效率低,接收信号信噪比小等缺点。针对上述问题,文章开展了线... 电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)使用时无需耦合剂,可以便捷地应用于严苛工况下结构的超声检测。但由于EMAT复杂的多物理场换能机理,通常存在换能效率低,接收信号信噪比小等缺点。针对上述问题,文章开展了线圈宽度、线圈间距及磁致伸缩贴片等参数对EMAT换能效率的影响研究,优化设计了SH电磁超声换能器。实验结果表明,一定厚度的磁致伸缩贴片对EMAT的换能效率有较明显的提高。基于SH0导波对界面变化的敏感性,采用优化设计的EMAT激发SH0导波,对固化温度等因素引起的多层铝板弱粘接结构件进行粘接性能的检测,实验测得的粘接强度与结构拉伸强度的变化趋势一致,表明优化后的EMAT可以适用于粘接结构状态的检测。 展开更多

关键词 电磁超声换能器(EMAT) 换能效率 SH0导波 粘接强度

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可调节跑道型线圈电磁超声换能器设计

12

作者 彭文涛 杨晓庆 《信息技术与信息化》 2023年第11期28-31,共4页

电磁超声作为一种重要的非接触式检测技术,在工业上的应用越来越广泛。随着工业的不断发展,工业板材的应用也越来越广泛,在板材检测方面,电磁超声可以通过对表面缺陷的检测和分类,提高检测效率和准确性。但是,由于工业板材尺寸的多样性... 电磁超声作为一种重要的非接触式检测技术,在工业上的应用越来越广泛。随着工业的不断发展,工业板材的应用也越来越广泛,在板材检测方面,电磁超声可以通过对表面缺陷的检测和分类,提高检测效率和准确性。但是,由于工业板材尺寸的多样性,换能器的调节和匹配以及如何保证电磁超声的检测精度是一个难题。因此,设计出了一种可调节的电磁超声换能器,使其能够适应不同尺寸的板材进行检测,同时,尝试使用跑道型线圈和周期性永磁体组合在非铁磁性材料(铝板)中激发SH导波,以提高换能效率和检测精度。多跑道型线圈的设计,使其可以适应不同尺寸的工业板材,并且可以在不同的频率段内实现信号的获取,从而提高检测精度。通过Comsol Multiphysics仿真软件对EMAT进行三维有限元仿真分析,以双跑道型线圈为例。结果表明,改进型双跑道型线圈电磁超声换能器的最大磁通密度模是改进前的4.86倍;改进型双跑道型电磁超声换能器激发的SH导波在所选取的质点处位移场Y分量和Z分量分别是改进前的14.2倍、2.06倍,有效改善了换能器的性能,提高了检测精度和效率。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 双跑道型线圈 可调节 SH导波 换能效率 磁通密度模 质点位移

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基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的建模与优化 被引量：26

13

作者 孙斐然 孙振国 +1 位作者 张文增 陈强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期12-21,共10页

电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致... 电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致超声回波信号较弱,检测结果不理想。现阶段,在完善对EMAT建模分析的基础上,通过对换能器参数的优化和结构的改进设计以及与其他新技术相结合的方式,EMAT的换能效率已经有了明显的提高,但仍存在解析、半解析建模方法不完整,数值建模方法计算时间长,以及换能效率仍然不够理想等问题。对此,综述近十几年来基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的数学建模方法,包括解析法、数值法和半解析法,给出较为完整的耦合方程和建模过程。并在此基础上,分析了偏置磁场、激励线圈、提离距离等参数对换能效率的影响规律以及换能器的优化设计方法,为今后电磁超声换能器的模型完善和改进提高提供参考。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 换能效率 建模 优化设计 偏置磁场 激励线圈 提离效应

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跑道型线圈EMAT等效阻抗影响因素分析

14

作者 邓育源 赵雪妮 +1 位作者 张宗健 郑阳 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第1期113-121,共9页

电磁超声换能器(EMAT)是一种不需要耦合剂就能对被测试件进行超声检测的传感器,在常规超声难以检测的领域发挥着重要的作用。但是电磁超声换能器换能效率低、信噪比差的问题,制约着电磁超声换能器的发展。该文主要从等效阻抗的角度研究... 电磁超声换能器(EMAT)是一种不需要耦合剂就能对被测试件进行超声检测的传感器,在常规超声难以检测的领域发挥着重要的作用。但是电磁超声换能器换能效率低、信噪比差的问题,制约着电磁超声换能器的发展。该文主要从等效阻抗的角度研究传感器的阻抗特性,分析影响传感器阻抗特性的影响因素,根据传感器的阻抗特性对传感器进行优化设计,并对不同工况下的传感器进行阻抗匹配,研究不同工况下阻抗匹配网络对于传感器信号幅值和信噪比的影响。研究结果表明,磁铁到线圈间距和提离距离对传感器等效阻抗的影响较为显著,按照提离距离为0.5 mm和磁铁到线圈间距为1 mm设计的传感器能够满足对不同性质的被检材料检测时信号幅值达到最优的目的,在不同被检材料下随提离距离的变化信号幅值的衰减规律不同,阻抗匹配网络的加入有利于提高大提离下信号的信噪比。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 跑道型线圈 阻抗匹配 换能效率

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骨架型电磁超声相控阵换能器设计 被引量：7

15

作者 翟国富 梁宝 +2 位作者 贾文斌 杨金旭 汪开灿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期2788-2795,共8页

针对骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法不明确、换能效率低的问题,采用有限元建模仿真和实验相结合的技术路线,研究一种骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法。建模分析了单通道电磁超声换能器(electromagneticacoustic transducer,EM... 针对骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法不明确、换能效率低的问题,采用有限元建模仿真和实验相结合的技术路线,研究一种骨架型电磁超声相控阵换能器设计方法。建模分析了单通道电磁超声换能器(electromagneticacoustic transducer,EMAT)线圈绕制方式,随着角度增加,线圈采用水平绕制方式产生的声压显著大于垂直绕制方式;分析了在线圈间隔离绕制和重叠绕制2种方式下,电磁超声相控阵声场的变化规律,结果表明重叠绕制方式激发产生的横波幅值明显大于隔离绕制方式。在上述仿真分析的基础上,研制了导线长度为10mm、30匝的骨架型电磁超声相控阵换能器,成功实现了铝板中直径为3mm垂直孔的缺陷检测。 展开更多

关键词 电磁超声相控阵 换能器设计 骨架线圈 换能效率 缺陷检测

原文传递

基于改进NSGA-Ⅲ的电磁超声换能器多目标优化 被引量：11

16

作者 金亮 冯时 +1 位作者 杨庆新 曹佳豪 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期49-59,共11页

电磁超声换能器(EMAT)的设计与优化是一个变量多、分析复杂和优化难度大的多目标优化问题。通过建立的电磁超声换能器电磁-力-声有限元模型,得到了洛伦兹力、磁致伸缩效应、感应电流密度和振动位移等优化目标的样本集,构建了多支持向量... 电磁超声换能器(EMAT)的设计与优化是一个变量多、分析复杂和优化难度大的多目标优化问题。通过建立的电磁超声换能器电磁-力-声有限元模型,得到了洛伦兹力、磁致伸缩效应、感应电流密度和振动位移等优化目标的样本集,构建了多支持向量机的代理模型。提出一种基于参考点和拥挤度相结合的改进NSGA-Ⅲ优化方法,对优化目标进行优化设计,并通过多指标加权灰靶决策模型从Pareto解集中选择最满意的优化方案。将计算结果与其他优化方法进行对比,改进NSGA-Ⅲ算法在复杂多目标问题中有更好的计算效果。通过实验验证了优化过程的合理性和优化结果的准确性。结果表明,优化后电磁超声换能器检测信号提升约25%,有效提高换能效率,为电磁超声换能器参数优化提供了一种新思路。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 多目标优化设计 NSGA-Ⅲ 多指标加权灰靶决策模型 换能效率

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钢轨踏面检测电磁超声表面波换能器优化设计 被引量：19

17

作者 时亚 石文泽 +2 位作者 陈果 陈尧 卢超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期239-249,共11页

钢轨踏面疲劳裂纹的产生严重影响了列车的运行安全,及时有效对钢轨踏面裂纹进行检测与评价具有重要意义。电磁超声换能器（EMAT）具有非接触、无需处理粗糙表面,易于实现快速自动检测技术等优点,但是易受提离影响、换能效率低,因此需要... 钢轨踏面疲劳裂纹的产生严重影响了列车的运行安全,及时有效对钢轨踏面裂纹进行检测与评价具有重要意义。电磁超声换能器（EMAT）具有非接触、无需处理粗糙表面,易于实现快速自动检测技术等优点,但是易受提离影响、换能效率低,因此需要对EMAT进行优化设计以提高其检测灵敏度。建立多根分裂曲折线圈接收EMAT的有限元模型,基于正交试验表,分析了曲折线圈导线宽度、高度和根数以及永磁铁尺寸、提离对接收电压信号幅值的影响规律。在此基础上,获得了表面波EMAT的最佳参数组合,并通过实验加以验证。研究结果表明,与传统EMAT线圈相比,多根分裂曲折线圈EMAT的接收信号幅值可以提高50.8%;利用A／B扫检测方法,表面波EMAT可以有效检出钢轨踏面裂纹。 展开更多

关键词 表面波电磁超声换能器 正交试验 钢轨踏面 优化设计 换能效率 曲折线圈

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多层螺旋线圈电磁超声换能器优化设计及其实验研究 被引量：5

18

作者 唐琴 石文泽 +5 位作者 卢超 陈巍巍 张金 陈尧 黄祺凯 程进杰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1792-1803,共12页

建立多层螺旋线圈电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激励过程的有限元模型,基于正交试验表,研究线圈导线直径、相邻导线间距、线圈层数、多层线圈距离、永磁体尺寸、永磁体与线圈的距离等因素对EMAT换能效率和... 建立多层螺旋线圈电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激励过程的有限元模型,基于正交试验表,研究线圈导线直径、相邻导线间距、线圈层数、多层线圈距离、永磁体尺寸、永磁体与线圈的距离等因素对EMAT换能效率和横波纯度的影响,给出EMAT的最佳参数组合,并进行实验验证;通过测量多层螺旋线圈串联和并联的等效阻抗,根据EMAT激励等效电路,结合实验和仿真结果,分析线圈串并联方式和线圈层数对换能效率的影响。研究结果表明,在EMAT激励电路输出电压恒定的条件下,EMAT换能效率随着串联线圈层数的增多而明显下降;与串联方式相比,多层线圈并联的EMAT接收信号幅值下降趋势不明显。 展开更多

关键词 螺旋线圈EMAT 有限元 换能效率 激励等效电路 正交试验

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横波测厚电磁超声换能器的优化设计及试验研究 被引量：4

19

作者 岑鑫 潘高 +1 位作者 王雪梅 倪文波 《电子测量技术》 北大核心 2021年第5期176-182,共7页

电磁超声换能器能进行非接触检测,使用方便,但缺点是换能效率低,为了提高横波电磁超声换能器的换能效率,分析电磁超声换能器工作原理,利用COMSOL Multiphysics软件对电磁超声换能器进行三维建模仿真,分析了永磁体不同放置方式和几何尺... 电磁超声换能器能进行非接触检测,使用方便,但缺点是换能效率低,为了提高横波电磁超声换能器的换能效率,分析电磁超声换能器工作原理,利用COMSOL Multiphysics软件对电磁超声换能器进行三维建模仿真,分析了永磁体不同放置方式和几何尺寸对换能器激励洛伦兹力大小的影响。进一步应用正交试验法对蝶形线圈的几何尺寸参数进行优化设计,得到最佳的横波换能效率。最后,利用超声波检测系统进行铝板测厚试验。结果表明,永磁铁垂直放置激发横波的效率更高,采用蝶形线圈激励超声横波信号的幅值比螺旋线圈高出50%,蝶形线圈比螺旋线圈具有更理想的横波换能效率。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 蝶形线圈 换能效率 正交试验法

原文传递

改进型电磁超声表面波换能器 被引量：2

20

作者 蔡壮 吴运新 +1 位作者 龚海 吴雨唐 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第12期98-100,108,共4页

为了解决传统型电磁超声表面波换能器在大构件表面缺陷检测时换能效率低,提出一种改进型电磁超声表面波换能器,采用具有1 mm固定间隔的周期性永磁体。通过二维有限元仿真和实验分析,结果表明:改进的换能器的最大磁通密度模、磁通密度x... 为了解决传统型电磁超声表面波换能器在大构件表面缺陷检测时换能效率低,提出一种改进型电磁超声表面波换能器,采用具有1 mm固定间隔的周期性永磁体。通过二维有限元仿真和实验分析,结果表明:改进的换能器的最大磁通密度模、磁通密度x分量和y分量分别是传统型的1.61,1.59,2.14倍;改进型电磁超声表面波换能器激发的表面波在选取的二维截点处位移场x分量是传统型的1.73倍。实验结果表明:传统型和改进型接收电压幅值最大值分别为4.05,7.94 mV,后者为前者的1.92倍。 展开更多

关键词 电磁超声表面波换能器 换能效率 钕铁硼永磁铁 表面波

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