超聲波電磁導波技術應用

超聲波電磁（EMAT）導波

技術應用導波(Guidedwaves):

一種以超聲或聲頻率在波導中平行于邊界傳播的彈性波，與傳統(tǒng)超聲檢測的恒定波速相比，導波檢測中波速會隨著波的頻率和工件幾何尺寸的變化而變化。受邊界約束傳播的波通常稱為導波（GuidedWaves）導波:什么是波導?表面（界面）板棒、管子,管道鐵軌

或

其他結構（在很長的距離上橫截面幾何形狀不變）超聲導波在里面?zhèn)鞑サ木嚯x從幾厘米到數(shù)十米波在約束下傳播到端面或底部稱之為導波或板波導波質點振動方向示意圖瑞利波或表面波橢圓形,貫穿一個波長Lamb波非對稱的或

對稱的水平剪切波在水平方向上與波傳播方向垂直壓電超聲換能器（UT）采用壓電晶體激發(fā)超聲波、

電磁超聲換能器(EMAT)在零件中激發(fā)超聲波用EMAT激發(fā)超聲波等同于一個電動機的作業(yè)過程超聲波激發(fā):電流（I）傳播過程中在工件表面感應出與激勵電流平行且方向相反的渦流

（Je）當渦流處于一個磁場(B)的作用下,材料中的質點在機械力(F)的作用下產(chǎn)生位移接收采用的是上述逆效應，一定速度的質點位移在磁場(B)作用下在接收線圈中產(chǎn)生電壓

信號用EMAT激發(fā)超聲波等同于一個電動機的作業(yè)過程EMAT的類型:洛倫茲力EMAT,磁場垂直于渦流并獲得有效的洛倫茲力(F=JxB)磁致伸縮EMAT,以平面切向磁場建立的磁致伸縮效應與感應線圈的動態(tài)場相互作用xxxSNx洛倫茲力EMAT磁致伸縮EMATxxNSxxxNSxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxNS磁場可以通過永磁鐵或電磁鐵產(chǎn)生常見的磁鐵配置外觀形貌特點永磁鐵永久“開”可用的強勁的稀土元素(NeFeB,SmCo)價格便宜難以處理大的傳感器直流電磁鐵能隨時“開”或“斷”提供合適的正常磁場大的、笨重的和昂貴的傳感器方便的電驅動非常適合的大面積磁化效果脈沖直流電磁鐵每秒幾次的“開”and“斷”，與零件之間沒有吸引力可以對鐵磁性材料進行掃查很強勁的切向磁場大的、笨重的和昂貴的傳感器復合的電驅動

磁致伸縮EMAT設計很有效產(chǎn)生渦流的線圈導線可同心環(huán)繞或做成曲折的形狀常規(guī)應用外觀形狀特性常規(guī)發(fā)送體波三個基本類型;螺旋型,跑道型和“蝴蝶型”線圈的幾何形狀決定波動的形態(tài)和特性覆蓋范圍通常從2mm到25mm(在某些應用中可以范圍更大)線圈的提離可以從材料表面到上方6mm發(fā)送斜射體波和導波曲折線圈線圈間距決定波長設計的寬度為了波束的指向性和聚焦線圈的提離是非常有限的(特別是在高頻時)很多常規(guī)聲束配置為了不同類型模式的波和振動方式線圈類型波動模式振動配置方式螺旋型線圈水平剪切波輻射狀跑道型水平剪切波線狀蝴蝶型線圈縱波線狀導波配置可利用磁致伸縮或洛倫茲力線圈幾何尺寸波動模式波長配置曲折和跑道型線圈(螺旋)水平剪切波RF線圈間距或磁鐵的尺寸決定波長曲折線圈瑞利波Lamb波RF線圈間距決定波長NSSSSSSNSNSNSNSNSNSSSSSSSSSSSSSSSSNS為什么應用EMAT?因為在役檢測條件是惡劣的EMAT能克服不利的條件EMAT能夠快速的完成檢測

高速完成整體篩選檢測

有大面積覆蓋的能力

EMAT能夠檢測不能正常接近的區(qū)域應用導波能夠到達埋藏的或隱蔽的區(qū)域EMAT檢測技術·管線的直接評價

·有保溫層的管道在線監(jiān)測(CUI)

·高溫管道系統(tǒng)

·船舶檢測

·焊縫檢測

·管道支撐的檢測

·火焰加熱器管子檢測

·容器檢測焊縫位置土壤到空氣監(jiān)測EMAT檢測技術EMAT導波

缺陷檢測常規(guī)壁厚減薄孤立的銹蝕坑均勻的腐蝕氫致開裂應力開裂酸性侵蝕貧鉻保溫涂層管道腐蝕局部導波EMATEMAT用于板或大管道軸向或

圓周向EMATs在管道里能形成有效的導波導波沿軌道圓周環(huán)繞傳播

100%覆蓋獲取來自每一個位置的信息發(fā)射傳感器接收傳感器圓周向的導波高速、

體積檢測完成定位信息的捕獲高分辨率的基礎透射傳輸模式聲速阻尼衰減量的測量即腐蝕坑減薄速率測量

即均勻腐蝕幾何結構對導波傳輸?shù)挠绊懖ǖ膫鬏敯伎訉β暡ǖ纳⑸湓跍p薄部位上波衰減傳輸時間改變EMAT導波

試樣

“A”-掃波幅圖檢測中可能會出現(xiàn)的傷波信號工件的一次端頭波EMAT導波

試樣B-掃

圖10%20%30%40%50%EMAT篩查工具

能夠為客戶設計特定的應用大口徑管周向導波帶編碼器掃查器高速多種尺寸帶編碼器的掃查器

EMAT導波檢測系統(tǒng)

永磁對極檢小管徑的鋼管方案鎳鈷合金帶檢大管徑的鋼管方案便攜式導波檢測儀重量輕和便攜電池供電對9m長管子（無刻傷和腐蝕）檢測實例分析27m范圍的3次底波240m范圍內多次底波現(xiàn)場應用實例貴陽某鋁廠現(xiàn)場對一條管徑6英寸的管道實驗管道檢測左側圖譜

管道檢測右側圖譜實驗數(shù)據(jù)實驗結論現(xiàn)場測試靈敏度51.2dB,能夠看到焊縫和支管道位置，且顯示管道已大面積腐蝕，根據(jù)圖形的記錄確定了10處腐蝕嚴重的位置，通過測厚及高頻導波復測，發(fā)現(xiàn)管道整體有大量的2-4mm減薄，局部達到4.5mm。導波能提供全面的檢測管線、

容器、

船舶、和熱交換管

高溫應用

重復性好

可在役檢測或停運期間檢測不需要耦合劑高速掃查粗糙的表面厚的涂層多種掃查顯示便攜式系統(tǒng)更易于接近EMAT導波檢測從大的結構到小的管子都可以檢測高速的篩查工具長距離的檢測能力重要的檢測技術制訂相對通用的標準針對局部和特定案例制訂專項標準HSF1電磁超聲測厚儀

優(yōu)點:

創(chuàng)新研制的非接觸式測厚儀（探頭懸空），顛覆傳統(tǒng)；高清TFT真彩高分辨率顯示屏，顯示不受強光影響;小機身，大功能，波形、測量結果一覽無余；采用橫波垂直入射方法，測量精度高于常規(guī)縱波測厚，測量更輕松；電磁方式激發(fā)超聲波