线圈自激励电磁超声换能器设计及特性研究

来源：机械工程学报杂志2017年第16期北京时间：

作者：何健鹏, 徐科, 任威平

单位：1. 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 北京 100083;2. 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心 北京 100083

摘要：提出一种线圈自激励电磁超声换能器模型，该换能器无需磁铁提供静态磁场，可以避免磁铁对铁磁性材料吸附带来的不利影响，同时可以大大降低换能器质量。通过有限元仿真和试验结合的方法对所设计的换能器性能进行研究，随着提离距离提高，A0兰姆波的衰减速率要快于S0兰姆波，这是由于S0兰姆波主要由磁致伸缩力引起的面内振动产生，动态磁场在6 mm提离距离时仍然具有较大水平分量。与之相比，A0兰姆波主要由动态洛伦兹力引起，感应涡流强度及动态磁场强度在大于3 mm提离距离后都有明显衰减，动态洛伦兹力引起的面外振动衰减迅速。线圈自激励换能器可以在6 mm提离距离激励较纯净S0兰姆波，优于传统换能器3 mm提离距离。最后，对两种兰姆波指向性进行研究，波长较长的S0兰姆波具有更大的检测范围。

关键词：磁致伸缩力,电磁超声,兰姆波,洛伦兹力,提离距离；

基金资助：十二五国家科技支撑计划（2012BAB19B06）和教育部博士点基金（20120006110033）资助项目