非接触式扭转导波电磁超声换能器的设计及其应用

发布时间：2024-02-25 11:03

　　在现在工业活动和人们的日常生活中,管道的应用已经十分广泛,面对管道缺陷检测这一难题,人们进行了大量的研究。但是传统的导波检测技术存在一些固有的局限,例如需要耦合剂,材料昂贵,需要清洁被检测物体表面等。而电磁超声换能器具有结构简单,可实现非接触检测的优点;同时导波检测又具有一次性检测距离长,且不同模态的导波对于特定类型形的缺陷敏感程度不同的特点。因此将两者结合可以发挥各自的优势,可以实现对缺陷更快速,便捷地检测,并可以有效克服现有的导波检测技术存在的主要局限。因此电磁超声技术的前景很广阔。首先,研究了纵向传播的导波在圆柱状波导中的传播特性,求解导波的频散方程,并根据频散方程绘制导波的频散曲线。分析了导波的波速与相速度以及群速度之间的关系,阐述导波多模态特性和频厚积的概念,分析扭转模态导波在管状波导中传播特性。其次,建立电磁超声换能器的理论模型,分析换能机理的作用机制。利用Comsol有限元仿真软件研究影响涡电流分布的因素,并建立和分析洛伦兹力作用模型以及磁致伸缩作用模型,验证在钢管中洛伦兹力作为主要换能机理的结论。而后,搭建检测系统,分别在铝管和钢管上开展实验研究,验证激励出的波的具体模...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1钢管壁中超声波的传播示意图

江苏大学专业学位硕士学位论文第二章超声导波基本原理超声导波顾名思义是属于超声波范围内的概念，超声波通常是指频率大于20kHz的声，当超声波在弹性介质中传播时会在不连续界面上来回反射，波会发生复杂的波形转换波之间也会进行复杂的干涉，会导致发生波的传播速度依赖于频率的现象。通常....

图2.2导波相速度曲线

非接触式扭转导波电磁超声换能器的设计及其应用的产生是由波导的几何特征如形状、厚度、尺寸材料本身的物理性质引起的。频散对导波的实际频率段内的某种模态的导波，在这段频率范围内利于对信号进行分析处理。

图2.3导波群速度曲线

的产生是由波导的几何特征如形状、厚度、尺材料本身的物理性质引起的。频散对导波的实频率段内的某种模态的导波，在这段频率范围利于对信号进行分析处理。图2.2导波相速度曲线Fig2.2Thephrasevelocitycurvedofguidedwave

图2.4导波能量的传播速度随频率变化曲线

图2.2导波相速度曲线Fig2.2Thephrasevelocitycurvedofguidedwave图2.3导波群速度曲线Fig2.3Thegroupvelocitycurvedofguidedwave

本文编号：3910223