基于点聚焦表面波EMAT的钢轨踏面检测实验研究

曲折线圈电磁超声换能器(EMAT)换能效率低,对钢轨踏面小缺陷检测能力有限,为此,设计了一种采用圆弧曲折线圈制作而成并与钢轨踏面自适应贴合的点聚焦表面波EMAT。建立了点聚焦表面波EMAT的三维有限元模型,模拟钢板中圆孔和槽型缺陷的检测。分别用点聚焦表面波EMAT和曲折线圈表面波EMAT对钢板试样中的圆孔和U型槽进行检测对比实验。研究结果表明,点聚焦表面波EMAT能检测出曲折线圈表面波EMAT无法检出的Φ4 mm、Φ7 mm圆孔,且U型槽的检测回波幅值是曲折线圈表面波EMAT的2倍以上,极大程度地提高了小缺陷的回波信噪比和检出能力。

一种高信噪比电磁声表面波传感器及在厚壁管道检测中的应用

为了提高在自激自收模式下接收信号的信噪比,自行研制一种不同结构配置的电磁声表面波传感器,分析其提高信噪比的机制及影响其信噪比的因素。在自激自收模式下,由于所研制的传感器中磁铁与线圈间存在间隔,降低了磁铁中超声波的影响,进而提高了信噪比。研究结果表明,接收信号的信噪比不仅与提离距离(磁铁与线圈的间隔)有关,而且与其中心频率成正相关关系。所研制的3个不同中心频率电磁声表面波传感器性能测试结果表明,其实测中心频率与设计值一致,其指向性与理论分析相吻合。采用所研制的表面波传感器对标准样块上不同深度的缺陷进行检测,试验结果表明,当缺陷深度约达表面波波长的1/4时,即可检测到该缺陷。进一步选用中心频率1.0 MHz的表面波传感器,实现了对厚壁管道上周向矩形槽、轴向矩形槽和平底孔3种类型缺陷的检测。