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  • EMAT技术简介
    北京铭诚泰达科技有限公司 [2012-8-2 13:05:45]

     
    EMAT与传统的压电超声同属于超声范畴,它们的本质区别就在于换能器不同,也就是发射接收方式不同,压电超声换能器是靠压电晶片的压电效应,发射和接收超声波的,它的能量转换是在晶片上进行的。而EMAT则是靠电磁效应发射和接收超声波的。其能量转换则是在被测工件表面的趋肤层内直接进行的,所以它不需要任何耦合介质。由此可见,要了解EMAT技术,首先就要掌握EMAT的基本原理。
    EMAT的物理结构由三部分组成:
    高频线圈:用于产生高频激发磁场。
    磁铁:用来提供外加磁场,它可以是永久磁铁或直流电磁铁,也可以是交流电磁铁或脉冲电磁铁。
    工件:检测对象,它是EMAT的一部分。(简称EMAT三要素)
    但工件的材质必须具有导电性或铁磁性,或导电性和铁磁性都具有。EMAT作为一种超声发生器,它的基本原理是围绕着EMAT三要素展开的。当置于工件表面上的高频线圈通过高频电流时,它要在工件的趋肤层内产生涡流,(或感应磁场,相当于电动机的转子)此涡流在外加磁场(相当于电机定子磁场)的作用下,也会像电动机那样受到机械力的作用,而产生高频振动,形成了超声波波源。在接收超声波时,如同发电机的转子在定子的磁场中旋转,会在转子中产生感应电流一样,工件表面的振荡也会在外加磁场力的作用下,在高频线圈中感应出电压而被仪器接收。因此,存在于上述机制中的这些相互作用就构成了检测的全过程。
    EMAT可激发出所有超声波波形。与传统的超声波技术一样,材料的种类、可能产生的缺陷位置以及缺陷方向,决定了声速方向和振动波形的选择。但在实际应用中,EMAT技术较之传统的压电超声技术具有明显的优势以及一系列压电超声所无法取代的特点:
    (1)、无需任何耦合剂
       EMAT的能量转换,是在工作表面的趋肤层内直接进行的。因而可将趋肤层看成是压电晶片,由于趋肤层是工件的表面层,所以,EMAT所产生的超声波就不需要任何耦合介质。
    (2)、灵活地产生各类波形
       EMAT在检测过程中,在满足一定的激发条件时,则会产生表面波、SH波和Lamb波。如改变激励电信号频率使之满足下式要求:
    f=nC/2Lsinθ(n为任意整数)
    式中C=声速;f=电信号频率;L=1/2波长
       则声波便以倾斜角θ向工件内倾斜辐射(但其辐度也随之下降),也就是说,在其它条件不变的前提下,只要改变电信号频率,就可以改变声的辐射角θ,这是EMAT的又一特点。由于这一特点的存在,我们就可以在不变更换能器的情况下,实现波模的自由选择。
    (3)、对被探工件表面质量要求不高
    EMAT不需要与声波在其中传播的材料接触,就可向其发射和接收返回的超声波。因此对被探工件表面不要求特殊清理,较粗糙的表面也可直接探伤。
    (4)、检测速度快
       传统的压电超声的检测速度,一般都在10米/分钟左右,而EMAT可达到40米/分钟,甚至更快。
    (5)、发现自然缺陷的能力强
       用户反馈回来的信息就足以证明了这种说法的可信度,EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现,而且对焊缝中的未焊透、夹渣等都可以检测。