電磁超聲（EMAT）的主要特點(diǎn)：
（1）無需任何耦合劑
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EMAT的能量轉(zhuǎn)換，是在工件表面的趨膚層內(nèi)直接進(jìn)行的。因而可將趨膚層看成是壓電晶片，由于趨膚層是工件的表面層，所以，EMAT所產(chǎn)生的超聲波就不需要任何耦合介質(zhì)
（2）靈活地產(chǎn)生各類波形
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EMAT在檢測(cè)的過程中，在滿足一定的激發(fā)條件時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生表面波、SH波和LAMB波。如改變激勵(lì)電信號(hào)頻率使之滿足下式要求：
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f=nC/2Lsinθ(n為任意整數(shù)）
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式中C=聲速；f=電信號(hào)頻率；L=1/2波長
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則聲波便以傾斜角θ向工件內(nèi)側(cè)斜輻射（但其幅度也隨之下降），也就是說，在其它條件不變的前題下，只要改變電信號(hào)頻率，就可以改變聲的輻射角θ，這是EMAT的又一特點(diǎn)。由于這一特點(diǎn)的存在，我們就可以在不變更換能器的情況下，實(shí)現(xiàn)波模的自由選擇。
（3）對(duì)被探工件表面質(zhì)量要求不高
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EMAT不需要與聲波在其中傳播的材料接觸，就可向其發(fā)射和接收返回的超聲波。因此對(duì)被探工件表面不要求特殊清理，較粗糙的表面也可直接探傷。
（4）檢測(cè)速度快
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傳統(tǒng)的壓電超聲的檢測(cè)速度難以達(dá)到一個(gè)新的水平20米/分鐘（國產(chǎn)設(shè)備），而EMAT可達(dá)到40米/分鐘，甚至更快。
（5）聲波傳播距離遠(yuǎn)
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EMAT在鋼管或鋼棒中激發(fā)的超聲波，可繞工件傳播幾周甚至十幾周。在進(jìn)行鋼管或鋼棒的縱向缺陷檢測(cè)時(shí)，探頭與工件都不用旋轉(zhuǎn)，使探傷設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。?
（6）所用通道與探頭的數(shù)量少
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在實(shí)現(xiàn)同樣功能的前題下，EMAT探傷設(shè)備所選用的通道數(shù)和探頭數(shù)少于壓電超聲。特別在板材EMA探傷設(shè)備上就更為明顯，壓電超聲要進(jìn)行板面的探傷需要幾十個(gè)通道及探頭，而EMA則只需要四個(gè)通道及相應(yīng)數(shù)量探頭就可以了。
（7）發(fā)現(xiàn)自然缺陷的能力強(qiáng)
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用戶反饋回來的信息就足以證明了這種說法的可信度，EMAT對(duì)于鋼管表面存在的折疊、重皮、孔洞等不易檢出的缺陷都能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。?
電磁超聲（EMAT）基本原理
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EMAT的物理結(jié)構(gòu)由三部分組成：（如圖所示）高頻線圈（1）：用于產(chǎn)生高頻激發(fā)磁場(chǎng)。磁鐵（2）：用來提供外加磁場(chǎng)，它可以是永久磁鐵或直流電磁鐵，也可以是交流電磁鐵或脈沖電磁鐵。工件（3）：檢測(cè)對(duì)象，它是EMAT的一部分。（簡稱EMAT三要素）但工件的材質(zhì)必須具有導(dǎo)電性或鐵磁性，或?qū)щ娦院丸F磁性都具有，EMAT作為一種超聲發(fā)生器，它的基本原理是圍繞著EMAT三要素展開的。當(dāng)置于工件表面上的高頻線圈通過高頻電流時(shí)，它要在工件的趨膚層內(nèi)產(chǎn)生渦流，（或感應(yīng)磁場(chǎng)，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子）此渦流在外加磁場(chǎng)（相當(dāng)于電機(jī)定子磁場(chǎng)）的作用下，也會(huì)像電動(dòng)機(jī)那樣受到機(jī)械力的作用，而產(chǎn)生高頻振動(dòng)，形成了超聲波波源。在接收超聲波時(shí)，如同發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，會(huì)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流一樣，工件表面的振蕩也會(huì)在外加磁場(chǎng)力的作用下，在高頻線圈中感應(yīng)出電壓而被儀器接收。因此，存在于上述機(jī)制中的這些相互作用就構(gòu)成了檢測(cè)的全過程。 |
