Page 78 - 《应用声学》2023年第4期

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变化的远场区。图 7(b) 和图 7(d) 分别给出了横波
4 F r z
d d 和纵波的辐射声场指向性。可以看到，横波远场
ว͠Шҧ/(10 7 NSm -2 ) 2 F r d 场呈喇叭型，最大幅度处的指向角为 6.3 。而纵
F z
F z
声束辐射指向性图上中心轴线上位移幅度为 0，声
3
◦
波声束辐射指向性在中心轴线处位移幅度不为 0，
1
O
0
R
0 2 4 6 8 10 12 14 16
ӧय़ r/mm
图 5 静磁场与动磁场产生的洛伦兹力大小沿径向分布
Fig. 5 The magnitude of the Lorentz force gener- (a) តನړऻጳ
ated by the static and dynamic magnetic fields is dis- 6.0
u S
tributed in the radial direction 5.0 u L
1.3 螺旋型EMAT产生的辐射声场 4.0
根据静磁场与涡流作用产生的 r 和 z 方向的洛 ͯረ/(10 -5 mm) 3.0
伦兹力 F 和F ，可以得到螺旋型 EMAT 的辐射声 2.0
s
s
r z
场。沿着图 6(a)所示的从左端起始的圆弧线获取声 1.0
场横波位移 u S 和纵波位移 u L ，得到图 6(b) 的结果。 0
可见，螺旋型 EMAT 的辐射声场幅度以横波为主， 0 50 100 150 200
纵波相对较小。 ऻ᫂/mm
(b) ഷฉˁጫฉͯረԫӑ
声束指向性是换能器的一个重要特征。螺旋
图 6 试样圆弧线与沿着圆弧线上横波与纵波位移
型 EMAT 的横波 (u S ) 声束指向性与纵波 (u L ) 声束
变化曲线
指向性如图 7 所示。与压电超声辐射声场相似，螺
Fig. 6 The sample arc line and the shear wave
旋型 EMAT 产生的横波声场也可分为具有超声波 and longitudinal wave displacement curve along
干涉作用的近场区和随着距离增大位移幅度单调 the arc line

0O
330O 30O

300O 60O

270O 90O
(a) ഷฉᣣ࠱ܦڤૉՔভ (b) ഷฉᣣ࠱ܦڤૉՔভ
0O
330O 30O

300O 60O

270O 90O
(c) ጫฉᣣ࠱ܦڤૉՔভ (d) ጫฉᣣ࠱ܦڤૉՔভ
图 7 螺旋型 EMAT 横波辐射声场指向性与纵波辐射声场指向性
Fig. 7 The directivity of the shear wave radiation field and the directivity of the longitudinal wave
radiation field of the helical EMAT