仪器仪表学报

作者：周红军，涂君，宋旖旎，宋小春

单位：周红军,1.湖北工业大学机械工程学院武汉430068； 2.湖北汽车工业学院汽车智能制造学院十堰442002,,涂君,1.湖北工业大学机械工程学院武汉430068；3.湖北工业大学 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068,Juntu@ hbut. edu. cn,宋旖旎,华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074,,宋小春,1.湖北工业大学机械工程学院武汉430068；3.湖北工业大学 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068,

关键词：电磁超声;双交流;曲面检测;磁致伸缩;SH导波

基金：国家重点研发计划（2022YFF0605600）、湖北省重点研发计划（2024BAB065）项目资助

传统电磁超声一般采用永磁体或者直流电(包括单向脉冲电流和单向正弦电流)提供偏置磁场,永磁体换能器属于刚性检测，在曲面对象原位检测中受限，直流偏置磁场一般数值较大实验条件苛刻。为此，提出了一种曲面双交流磁致伸缩换能器，采用交流电提供偏置磁场，建立双交流磁致伸缩激励超声波模型。有限元分析显示，换能器可以激励单一模态SH导波，且与缺陷作用后未发生模态转化；随着曲率半径的改变，曲面换能器激励磁场标准差更小，信号幅值波动更小，以磁场强度最大值的95%为基准衡量其磁场均匀性，曲面型换能器均匀区域长为22~24.34mm，而平面型电磁声换能器（EMAT）的均匀区域在17.32~20.29mm；此外，正交实验结果显示，换能器结构参数对幅值影响程度为：层数>匝数>长度>线径>高度。搭建双交流磁致伸缩水平剪切（SH）导波系统，在磁化电流为12.3A磁化线圈匝数为40时，曲面型换能器缺陷信号幅值比平面型换能器提高18.64%，磁化电流增加至30A时幅值提高35.71%，磁化线圈匝数增加至100匝时幅值提高85.59%。不同曲率半径重复实验显示，随着曲率半径的增加两类换能器幅值均逐渐增加，曲面型换能器幅值整体误差更小，波动更小，相同曲率半径检测对象，曲面型换能器幅值更大。验证了双交流磁致伸缩激励SH导波的可行性和曲面对象缺陷检测的有效性。

来源：2025年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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