電磁聲換能器

電磁聲換能器

電磁聲換能器(EMAT)是一種新型的利用電動力學法在導電金屬中產生超音波的裝置,它具有非接觸檢測、不需要耦合介質、可套用於自動、高速檢測、遠距離危險環境下的檢測、高溫狀態檢測等特點。對於實際檢測工作有十分重大的意義。

原理,分類,

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電磁聲換能器(EMAT)是一種新型的利用電動力學法在導電金屬中產生超音波的裝置,它具有非接觸檢測、不需要耦合介質、可套用於自動、高速檢測、遠距離危險環境下的檢測、高溫狀態檢測等特點。對於實際檢測工作有十分重大的意義。

原理

 在圖中,Bz為方向平行與板面的磁感應強度,Br為方向垂直與板面的磁感應強度;g為渦流的電流密度,它與輸入電流方向相反。根據右手定則可確定洛倫茲力F的方向在(a)中垂直於Bz與g的平面(垂直於板面)--激發縱波,在(b)中垂直於Br與g的平面(平行於板面)--激發橫波。
電磁聲換能器的原理電磁聲換能器的原理
根據電磁感應原理,在感應磁場B中作用於以速度V移動的電荷e上的力F(即洛倫茲力)有:F~eVB。當把通有交變電流i的線圈置於導電體上時,導電體中的微小體積元dV中感應出以e和V確定的電流密度為g的渦電流。因此:F~gB,矢量g、B和F相互垂直且g與i反向(注意,由於交變電流存在趨膚效應,故dV應是靠近導電體的表面)。
在接收超音波(如反射回波)時,回響於聲壓作用力使體積元dV在恆磁場B中振動,因此受力F’~eV’B,V’為振動速度。此力使帶電質點運動產生電流密度為g的交變電流即渦流。該渦流使配置在導電體上的檢測線圈中感應產生感應電勢(感應的交變電流)作為接收信號,其頻率與接收到的超音波有相同的頻率,其大小則隨磁場的增大而增加。

分類

電磁聲換能器可按提供偏置磁場的方式分為電磁鐵式和永磁體式兩大類。探頭線圈也可分為螺旋線圈和曲折線圈兩類。採用電磁鐵提供偏置, 優點是結構相對簡單、 成本低, 並且磁路中的非線形元件少, 缺點是體積相對較大, 發熱現象比較嚴重。

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