电磁超声无损检测的原理及其应用
电磁超声无损检测的原理及其应用
电磁超声无损检测的原理及其应用电磁超声无损检测（Electromagnetic Acoustic Testing, EMAT）是一种无需使用传统的耦合介质（如水或液体）来传输超声波的方法。
它主要利用电磁感应原理，结合材料的电磁性质，实现材料的检测。
电磁超声无损检测的原理是利用了磁控制超声波生成和接收。
当电流通过线圈时，它会产生一个交变磁场。
在存在交变磁场的情况下，如果材料是导电材料，磁场就会感应出涡流。
涡流在材料中产生耗散，从而导致材料局部温度的上升。
当涡流与材料界面处有超声波传播时，超声波会被热膨胀效应产生的热波所表面耦合，从而发生辐射声波。
这样就可以通过磁控制超声波的辐射和接收来检测材料的状态。
1.金属材料的缺陷检测：电磁超声无损检测可以用来检测金属材料中的缺陷，如裂纹、腐蚀等。
通过波束聚焦技术，可以对材料内部进行高分辨率的检测。
与传统的耦合超声检测相比，电磁超声无需使用耦合介质，能够更好地适应复杂几何形状的材料。
2.管道的检测：电磁超声无损检测可以应用于管道的检测。
在管道内表面涂覆电磁超声薄膜或埋设电磁超声传感器，可以检测出管道中的缺陷和腐蚀情况。
这对于防止管道爆裂、泄露等问题具有重要意义。
3.铁路轨道的检测：电磁超声无损检测可以用于铁路轨道的检测。
通过在轨道上安装电磁超声传感器，可以实时检测轨道的变形、裂纹等缺陷，及时进行维修和保养，确保铁路的安全运行。
4.混凝土结构的检测：电磁超声无损检测可以用于混凝土结构的健康监测。
通过在混凝土结构表面激发电磁超声波，并接收散射和透射的信号，可以检测到混凝土中的缺陷和裂纹，提前预警可能发生的结构问题。
5.材料的杂质检测：电磁超声无损检测可以用于材料中杂质的检测。
例如，在铸造过程中，若有金属杂质混入，可以使用电磁超声无损检测方法进行快速检测，以防止产品质量问题。
总的来说，电磁超声无损检测由于其无需使用耦合介质、能够适应复杂几何形状的材料等优点，被广泛应用于各个领域的材料检测中。
电磁超声波检测法及其应用分析
60超声波传感元件在我国各大领域都得到了广泛的应用，并且因为电磁超声波检测法在进行检测时，检测的灵敏度较高，同时对检测物体造成的影响较小，因此，在无损检测领域，电磁超声波检测法得到了广泛的应用，并且相对于其他的检测方法来说，电磁超声波检测法的适用范围较广，但是因为超声波检测技术的电子元件如果将超声波传递到待检测物体上，就需要使超声波与水、油等介质产生一种声波的祸合，这就使得超声波检测技术对检测环境的要求较高。
这一特性严重的限制了超声波检测技术的应用以及检测自动化的水平。
1 原理和特征1.1 电磁超声波法的原理电磁超声波检测技术的主要工作原理就是通过在金属材料的表面放置线圈，将线圈和一种用于形成磁场的电磁铁进行组合，之后再对电磁力进行应用，以此来进行超声波的传递工作，当被检测材料形成磁场之后，在待检测物体上附着的收发信线圈附加上一种脉冲电流。
这样就会使被检测材料的表面出现一种感应涡流，再根据各种物理定律进行计算来检测出具体的数据。
由此可见，电磁超声波法主要是由电磁力产生超声波进行信号的收发，因此，不需要借助介质就可以实现无接触检测。
1.2 各种形式超声波的产生电磁超声波收发信号时的基本要素多种多样的超声波产出电磁超声波发出的信号时最根本的要素是产生的磁场和涡流，运用生产出来和检查出来的涡流线圈与构成磁场时的电磁铁的结合，能够获取多种形式的超声波收发信号。
形成哪种形式的超声波决定于劳伦滋力的方向和布局。
如图1、3所表示的典型实际例子。
图1、2则是运用偏磁场实行超声波收发信号的方法生出各种横向波和纵向波。
图3发出的五偏磁场电磁超声波的实例并且仅用线圈就可以产生超声波。
这个的原理是运用由线圈组成的磁场与感应涡流的互相作用而产生的纵向波。
除此之外，永久磁铁、高透磁率的扼铁周期排列的磁铁系与被检查材料之间配置纵向波和横向波用两类蛇状线，而且其可以单独或者同时驱动检查出纵向波与横向波的超声波办法。
图1 图产生横向波电磁超声波示例图2 产生纵向波电磁超声波示例图31.3 电磁超声波法的特征电磁超声波法的特点就是让电磁超声波法与电致伸缩超声波法相互比较，电磁超声波法具有以下优点：（1）用不到水和油等来作为煤质接触，能够实现没有接触的检查和测验。
电磁超声技术在焊缝检测中的应用
图3 激光拼焊板样品以及人工缺陷照片
表1 缺陷几何形状参数缺陷 形状 几何参数1 孔 φ1mm 2 孔 φ1mm×0.5mm(深)3 孔 φ2mm 4 孔 φ0.3mm 5 孔 φ1mm 6 孔 φ1.5mm 7 槽 25.4mm(长)×0.25mm(深)8 槽 25.4mm(长)×0.25mm(深)9 槽 25.4mm(长)×0.5mm(深)
图8 电磁超声相控阵仪器及探头照片
4 结论
电磁超声技术(EMAT)作为一种新型的超声无损检测技术,近年来已经由实验室研究阶段进入工业生产的实际应用阶段。介绍了电磁超声的基本原理、电磁超声较传统压电超声检测技术的优缺点。重点介绍了由Innerspec公司开发研制的三套针对焊缝检测的代表性电磁超声系统,包括薄板激光焊缝的检测、电阻焊钢管检测以及奥氏体不锈钢焊缝的检测。电磁超声传感技术与超声导波技术的结合,适用于从＜1mm的薄板,到12mm的厚板以及管件中焊缝的检测。对于超过12mm厚的材料,电磁超声斜入射体波检测可以达到很好的效果。总之,电磁超声技术的发展扩展了超声波检测的应用范围。电磁超声为很多需要非接触检测、快速高效检测、超高低温环境以及需要水平横波检测的应用领域提供了一系列有效的解决方案。
3 电磁超声SH波相控阵检测பைடு நூலகம்氏体不锈钢焊缝
由于奥氏体不锈钢的强抗腐蚀性,它在核工业、石油化工以及高温处理工业中得到了广泛应用。因此,奥氏体焊缝在这些应用领域也非常常见。由于奥氏体焊缝具有很特殊的长条形晶粒结构,超声波在奥氏体焊缝中会受到明显的散射以及方向偏转,给奥氏体不锈钢焊缝的检测带来很大的困难。理论研究表明,最常用于检测常规焊缝的斜入射垂直横波受到的影响尤其剧烈,而最理想的检测波形是水平横波。然而,由于压电换能器不易于激发和耦合水平横波,现有的方法是使用纵波检测,但是由于纵波经过表面反射后会发生波型转换,给信号的判读带来一定的难度。通常用纵波对奥氏体不锈钢焊缝检测都需要将焊缝表面修平,而且焊缝的两侧都必须可以放置探头。
电磁超声及其在无损检测中的应用
电磁超声及其在无损检测中的应用摘要：电磁超声（EMAT）是无损检测领域的一种新兴技术。
电磁超声测量精度高、无需接触、不需要耦合剂的特点，使其特别适合于高温和移动的无损检测。
同时电磁超声容易激发各种超声波型。
所有这些优点，越来越受到人们的关注。
关键词：电磁超声；非接触；高温检测；电磁测厚目前无损检测的重要性已经得到各行业的广泛认识，检测方法越来越多。
电磁超声无损检测技术便是其中的一种。
和传统采用压电换能器的传统超声波检查比较，由于电磁超声是在金属材料的表面激发，因此具有无需耦合剂、可非接触式、可应用于低温或高热环境、有利于自动化、易于激发各种超声检测波形等优点，并且具备传统超声波的特点，在国内外的无损检测中已经普遍的获得认可和广泛应用，发挥着越来越重要的作用。
1 电磁超声的工作原理[1]当置于工件表面的高频线圈通以高频电流时，根据电磁感应原理，高频线圈附近区域会产生一交变磁场，磁场在工件表面会感应出电流，即涡流I。
涡流在外界强磁场B作用下将产生机械力F。
工件表面质点受力产生机械振动，同时振动以波的形式传播出去，这就是电磁超声波的激发过程。
接收过程是激发过程的逆过程。
工件表面的机械振动在外界强磁场作用下，在线圈中产生感应电压，仪器通过接收处理电压的变化情况反映对工件的探测结果。
这种激发和接收的超声波的方法称为电磁超声。
图一电磁超声换能器结构2电磁超声换能器基本结构和效应电磁超声换能器主要由高频线圈、外加磁场、工件三部分组成[2]，如图一所示。
（1）用于提供外加强偏置磁场的磁铁。
（2）用于激发高频磁场的金属线圈。
（3）被测金属工件。
由于EMAT检测的工件材质的差别，产生的效应也有所不同。
电磁超声包含三种效应：洛伦兹力效应、磁致伸缩力效应、磁性力效应。
在非铁磁性材料中，例如铝合金、铜材料、钕材料中，洛伦兹力为主要效应。
通电线圈在工件集肤层感应出的涡流在外界静磁场作用下产生机械力，这种力就是洛伦兹力。
基于此力激发和接收电磁超声波的现象为洛伦兹力效应。
电磁无损检测
电磁无损检测电磁无损检测技术是利用电磁感应原理对试件进行无损伤检测的一系列检测技术，该技术主要包括涡流检测、磁粉检测、漏磁检测、电位检测等。
并且涡流和磁粉检测是两种最常用的电磁无损检测技术。
涡流检测一般是将通有交流电的线圈放置在金属板上或套在被测试件外，线圈附近将会产生交变的磁场，变化的磁场在试件中感应出涡流。
试件中涡流的大小和分布，不仅跟线圈的尺寸、交流电大小以及频率有关，还与试件的电磁属性、线圈的形状、线圈与试件之间的距离以及试件表面的完整性有关。
如果试件中产生缺陷或者不连续，将会引起检测线圈附近磁场的变化产生异常，这种变化将在检测线圈中反映出来，从而达到缺陷检测的目的，当传感器在被检测试件表面移动时，如果遇到试件中产生不连续或者不均匀时，就会引起涡流检测仪器检测线圈中阻抗的变化。
通过涡流检测技术不仅可以实现金属材料中缺陷的检测，还可以解决测厚等问题。
但通常涡流检测技术受到趋肤效应的限制，只能检测试件表面和次表面的缺陷，无法对多层材料中的深层缺陷实现检测，对形状复杂的试件也存在一定的局限性，传统的涡流检测方法只能对试件进行逐点式扫描检测，检测速度慢，并且无法给出缺陷的具体尺寸参数。
现代无损检测技术的发展趋势是可视化、快速、大范围以及多类型缺陷的分类识别。
因此，学者们对涡流无损检测技术进行了大量的改进研究，以提高该技术的缺陷检测能力，如通过脉冲激励方式的脉冲涡流无损检测技术，通过脉冲涡流和热成像相结合后的脉冲涡流热成像无损检测技术，通过磁屏蔽和低频激励的远场涡流检测技术等，这些都是新兴的电磁无损检测技术，并在无损检测领域中表现出独特的优势和广阔的应用前景。
1涡流热成像无损检测技术研究和发展状况涡流热成像是热成像无损检测技术的一种，热成像无损检测技术分为主动式和被动式两种，主动式是通过主动加热被检测材料，然后通过热成像探测器观察并记录材料表面温度的分布，进而达到对材料中缺陷检测的目的。
加热被检测材料的方式主要包括超声、微波、热气流、高能闪光灯、激光和电流等。
无损检测技术在航空领域的应用研究
无损检测技术在航空领域的应用研究航空领域的安全一直是备受关注的话题，而机身结构的损伤则是导致事故的重要因素之一。
因此，对于飞机的结构健康状态进行监测和维护显得尤为重要。
无损检测技术作为一种非侵入性的检测手段，受到了航空领域的广泛关注和应用。
本文将从原理、方法和应用三个方面进行阐述。
无损检测技术是什么？无损检测(NDT)技术是一种不破坏物体表面及其内部结构的检测方法。
其基本原理是利用物质特性对电磁、声波、磁场等能量的响应，从而检测出物体的缺陷或者变化情况。
其优点在于不破坏检测对象及其周围环境，能够实时准确地检测出问题，从而保障了飞机的安全性。
无损检测技术的方法无损检测技术主要包括电磁无损检测、超声波无损检测、破碎红外无损检测、涡流无损检测等多种方法。
其中电磁无损检测是应用最为广泛的方法之一。
其主要根据物体对电场、磁场的响应特性来检测物体的缺陷和变化；而超声波无损检测则是利用超声波在物体中传播、反射和散射的特性，通过计算被测物体中声学参数的变化，从而检测物体的缺陷和变化。
无损检测技术的应用在航空领域，无损检测技术已经广泛应用于飞机结构、发动机、液压系统、油箱、航空轮胎等部件的缺陷检测和维修中。
例如，在飞机结构的检测中，无损检测技术能够检测出飞机表面和内部的缺陷、腐蚀等问题，并及时进行修补和维护；而在发动机、液压系统的检测中，无损检测技术能够发现滤清器堵塞、介质污染等问题，从而确保发动机和系统的正常运行。
此外，随着科学技术的不断进步，新型的无损检测技术正在不断涌现，如红外无损检测、涡流无损检测等，在航空领域的应用将会越来越多，为航空安全保驾护航。
结语总之，无损检测技术是航空领域不可或缺的重要技术之一。
其不仅能够帮助发现飞机结构损伤的问题，而且能够更加全面准确地评估飞机结构的健康状态，从而促进航空安全的稳健发展。
在未来，相信无损检测技术将持续不断地更新和发展，为航空领域的技术革新和发展带来新的机遇。
超声检查的原理是什么，有哪些优势
超声检查的原理是什么，有哪些优势1、超声检查的原理超声波探伤就是运用材料和其缺陷的声学性能差异，通过超声波传播波反射以及穿透时间的能量变化，对材料内部缺陷进行检验，属于一种无损检测。
脉冲反射法在垂直探伤时运用纵波，在斜射探伤时应用横波，有横波几纵波探伤。
通过仪器示薄屏，能够从横坐标了解声波传播时间，从横坐标了解回波信号幅度情况。
针对相同均匀介质，脉冲波的传播时间和声程之间的关系为正相关关系。
对此，可以结合缺陷回波信号判断缺陷是否存在；结合回波信号产生位置，明确缺陷到探测面的距离，从而有效定位缺陷；结合回波的幅度，能够掌握缺陷当量情况。
2、超声检查的优势在疾病的筛查、诊治中运用超声检查，具有较多的优势，如不会给患者带去伤害及痛苦，在检查过程中几乎没有不适感，且出结果速度较快，很多部位均可以运用超声检查，如消化系统、心脏、妇产科、骨骼等等。
对于行动不便的患者，可以为其提供便利，能够移动超声设备，在病床前进行疾病诊断。
超声检查没有辐射，适合一些情况特殊的患者，如孕妇。
可见，超声检查是实质脏器和含液器官检查的主要方式，成像速度较快，应用范围较为广泛，具有直观、便利的特点，能够重复、连续、动态的扫描，适合检查及诊断运动脏器。
此外，超声检查还有较多的优势，如快速、准确、无创伤、价格较低、无辐射等等。
B超是一个典型代表，其能够连续、动态检测脏器功能及运动情况，不会受到成像分局限制，能够追踪病变，发现腹部胀气病变问题，体检时一般是腹部检查首选，此外，还能呈现3D图像变化，价格较低，没有创伤和辐射，受到了很多患者的认可。
3、超声检查是否安全？超声波属于高频率声波，和X线、C T以及磁共振等检查手段来说，其没有电流和电磁辐射，且医学方面使用的超声波是低强度的，检查时间比较短，检查主要是围绕一些器官，通过非定点滑行检查，因此，对人体来说是安全、没有创伤的。
近些年来超声波检查技术得到了极大的发展，在胸腹式超声诊断、腹部、心血管疾病超声诊断中的特异性和敏感性得到了优化，由于便捷、安全，价格低，超声检查在临床中已经发展为诊断疾病的一个重要途径。
超声波无损检测原理及应用
• 图5—l所表示为缺点回波检测法基本原理，当工件完好时，超声波可顺利传输抵达底面，检测
图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图5—1a所表示。
• 若工件中存在缺点，则在检测图形中，底面回波前有表示缺点回波F
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谢谢观看！ 欢迎各位批评指正
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超声波无损检测原理及应用
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超声检测基本原理
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• 1.超声波定义 指质点振动频率高于20kHz机械波。无损检测用超声波频率范围为0.2-25MHz。 • 2.超声波特征
指向性好
穿透能力强
在界面处会发 生反射、折射 和波型转换
超声波对人体基本 无害，不存在类似 射线检测安全隐患， 操作安全
超声波无损检测原理及应用
超声检测技术
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• 2.屡次底波法
• 当透入工件超声波能量较大，而工件厚度较小时，超声波可在检测面与底面之间往复传输屡次，
示波屏上出现屡次底波B1、B2、B3、…。假如工件存在缺点，则因为缺点反射以及散射而增 加了声能损耗，底面回波次数降低，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减规律，并显示出 缺点回波，如图5—3所表示。这种依据屡次底面回波改变，判断工件有没有缺点方法，称为 屡次底波法。
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超声波检测新近进展
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传统超声检测一个主要局限是接触式检测，对于直接接触检测，需 要在被检测工件表面施加耦合剂；对于液浸法检测，需要将被检件 置于水槽中，或在工件与探头之间喷水流，所以在有些场所应用不 方便，为了克服传统超声检测不足，人们开始探索非接触式超声检 测，业已提出非接触式超声检测方法有：激光超声，电磁超声，空 气耦合超声等，其中前二者较为成熟，另外为提升检测效率，还发 展了相控阵超声检测。