[发明专利]一种基于电磁超声接收换能器的Lamb波模式控制的板材无损检测方法

说明书

技术领域

本发明属于变换器控制技术领域。

技术背景

目前在采用电磁超声检测方法可以实现非接触型超声无损检测，Lamb波沿传播路径衰减小、检测范围大、灵敏度高，可实现对板材高效率、无盲区检测，已经成为广受关注的无损检测方式之一。采用电磁超声换能器可方便在板中激发产生Lamb波，与其它类型超声波不同，Lamb波具有多模式特性，这种特性会对超声检测带来负面影响。若多个模式的Lamb波同时在板材中传播，使接收到的时域信号存在多个包络，并且不同模式遇到缺陷或者边界会发生相互模式转换，导致接收到的信号十分的复杂以致难以分辨从而导致检测失败。对于电磁超声Lamb波的多模式在无损检测中的不利影响，目前国内外还未明确地提出Lamb波模式控制方法。

发明内容

本发明为了解决由于电磁超声Lamb波的多模式特性导致回波信号复杂、无法实现对板材进行无损检测的问题，提出了一种基于电磁超声接收换能器的Lamb波模式控制的板材无损检测方法。

一种基于电磁超声接收换能器的Lamb波模式控制的板材无损检测方法，它由以下步骤实现：

步骤一：根据待测板材的厚度、超声波在待测板材中的纵波速度和超声波在待测板材中的横波速度获得待测板材中的群速度曲线和相速度曲线；

步骤二：设计激发脉冲电流频率为f，脉冲周期数为m；

步骤三：根据脉冲电流的频率f和待测板材的厚度d，计算得到频厚积f′，其中f′＝f×d；

步骤四：根据步骤三得到的频厚积f′和步骤一得到的群速度曲线确定待测板材中产生的Lamb波模式，所述Lamb波模式包括A₀到A₃模式和S₀到S₃模式；

步骤五：根据步骤三得到的频厚积f′和步骤一所得到的相速度曲线，可得到步骤四所确定的待测试件中激发产生的各模式Lamb波的相速度c_p，根据公式计算得到各模式的波长λ，定义各模式波长中的最大值为λ_max、最小值为λ_min；

步骤六：采用有限元方法对电磁超声Lamb波的发射和接收全过程建模，模型包括待测试件模型、电磁超声Lamb波发射换能器单根导线模型、第一永磁铁模型、空气场模型、电磁超声Lamb波接收换能器单根导线模型和第二永磁铁模型，

待测试件模型1、电磁超声Lamb波发射换能器单根导线模型2、第一永磁铁模型3、电磁超声Lamb波接收换能器单根导线模型5和第二永磁铁模型6设置在空气场模型4内，

电磁超声Lamb波发射换能器单根导线模型2位于待测试件模型1和第一永磁铁模型3之间，电磁超声Lamb波接收换能器单根导线模型5位于待测试件模型1和第二永磁铁模型6之间，电磁超声Lamb波发射换能器单根导线模型2和电磁超声Lamb波接收换能器单根导线模型5位于同一平面且平行设置；

步骤七：在电磁超声Lamb波发射换能器单根导线通入频率为f的脉冲电流，计算电磁超声Lamb波接收换能器单根导线中接收到的当前的电压信号v(t)和电压信号峰值；

步骤八：确定电磁超声接收换能器曲折线圈7的根数n；