基于EMAT检测系统的阻抗匹配研究与分析

为了提高电磁超声(EMAT)检测技术在焊管无损探伤中的检测效率,针对EMAT换能效率、回波信号幅值和信噪比较低的问题,对EMAT检测系统电路的阻抗匹配效果进行了研究。研究采用了从激励线圈和涡流场的耦合作用来推导涡流场与线圈阻抗关系的方法,建立了由完全相同的单层细线圈组成的堆积线圈模型。理论计算表明,减小涡流场和处于非活跃状态线圈的电阻值,会显著提高换能的效率。

电磁超声脉冲激励系统设计

为了更好地解决电磁超声检测技术换能效率低的问题,在对当前已有的激励系统进行调查研究的基础上,设计了一种新型的电磁超声脉冲激励系统。该系统可以针对不同的检测对象,设定频率、脉冲个数、相邻两组脉冲的间隔时间等参数。在设计中,采用了现场可编程门阵列(FPGA)提供控制信号,采用光电耦合器对前后端系统电气隔离、全桥逆变技术,对输入信号进行直流到交流的变换,并且可以实现较大的功率输出。同时,基于线圈和涡流场的相互耦合作用,设计了由单层完全相同的线圈组成的堆积线圈,完成换能器的阻抗匹配。为了控制处于活跃状态线圈的阻抗值,可根据实际阻抗灵活选择线圈的个数从而实现阻抗匹配,解决了电磁超声换能效率低的问题。试验结果表明,该设计达到了预期的设计目标,为进一步研究电磁超声检测技术提供了参考,具有一定的推广价值。