本站原创
摘要：电磁超声换能器(EMAT)是一种新型的超声发射接收装置。与传统的压电超声相比，检测时无需在被测试件表面进行预处理和涂抹声耦合剂，而且能够产生各种类型的超声波，如横波、纵波、表面波和兰姆波等，由此电磁超声检测技术的优势突出。不过电磁超声检测技术的缺点也很显著，与压电超声相比，其换能效率较低，需要良好的数据采集和浅析系统。针对电磁超声检测技术的优点和不足，本论文在国内外对其探讨和认识的基础上，着重用有限元仿真策略对电磁超声检测技术的机理进行探讨，主要探讨内容为曲折线圈激发的表面波。电磁超声换能器的工作历程分成两个阶段：电磁超声换能器产生洛伦兹力的能量转换历程和产生超声波的能量转换历程。针对第一个阶段建立电磁场模型，主要包括曲折线圈、铝板、永磁铁和空气四部分，通过该阶段的仿真得到了电磁超声换能器在换能历程中电场、磁场、力场的分布规律和主要特点；针对第二阶段建立声场模型，主要为铝板，将在电磁场模型中得到的洛伦兹力作为整个铝板的力源，通过与结构场的耦合建立了声场模型，通过仿真得到了表面波在铝板中辐射声场的分布、指向性、运动轨迹以及衰减等规律。这两部分的仿真结果与论述浅析的结果相吻合。针对电磁超声换能器信号强度较弱的不足，本论文在对电磁超声换能器三维模型浅析的基础上，通过转变曲折线圈形状、磁铁底面积的大小、曲折线圈的匝数以及激励电源的波形来进行比较浅析，得到不同情况下表面波的特点和幅值的变化情况，通过比较不同换能器参数下表面波信号强度的联系，来确定其对电磁超声换能器效率的影响。关键词：电磁超声换能器论文电磁场模型论文洛伦兹力论文声场模型论文表面波论文指向性论文
摘要4-5
ABSTRACT5-7
第一章 绪论7-11
§1-1 课题背景及探讨的目的和作用7
§1-2 电磁超声检测技术概述7-8
§1-3 课题的国内外探讨近况8-10
§1-4 本论文主要探讨内容10-11
第二章 电磁超声换能器工作原理及其数学模型11-20
§2-1 电磁超声换能器工作原理11-12
§2-2 电磁超声换能器的数学模型12-19
2-2-1 电磁超声换能器激发洛伦兹力的基本方程12-14
2-2-2 电磁超声换能器激发表面波的基本方程14-19
§2-3 本章小结19-20
第三章 电磁超声换能器三维建模与浅析20-38
§3-1 电磁超声换能器的电磁场模型21-27
3-1-1 电磁场模型21-22
3-1-2 仿真结果及浅析22-27
§3-2 电磁超声换能器表面波声场模型27-37
3-2-1 声场模型27-28
3-2-2 仿真结果及浅析28-37
§3-3 本章小结37-38
第四章 电磁超声换能器的结构与激励方式探讨38-47
§4-1 曲折线圈的形状38-41
§4-2 磁铁与线圈配合41-42
§4-3 线圈匝数42-44
§4-4 电源激励波形44-46
§4-5 本章小结46-47
第五章 结论47-48
§5-1 论文工作总结47
§5-2 需要进一步探讨的工作47-48