Page 82 - 《应用声学》2023年第4期

744 2023 年 7 月

可以看出，通过增加频率和加大线圈的内径可以减
小声束的偏离角，进而使得声束相对集中一些。 EMAT

14
តನ
12
ࣱअߘ Φ4f5
Ϡሏᝈए θ/(O) 8 图 14 实验所用平底孔试样
10

6 Fig. 14 Flat-bottom hole sample used in the ex-
periment
4
11.7 mm
2 1.0 ฾᧚ག
400 800 1200 1600 2000
ଣϙག
ᮠဋ/kHz
0.8
(a) Ϡሏᝈ θ ᬤᮠဋᄊԫӑТጇ
ॆʷӑࣨए 0.4
8 0.6

Ϡሏᝈए θ/(O) 7 6 0.2

0
-20 -10 0 10 20
ᡰሏ/mm
5
图 15 平底孔反射回波随横向位置变化
0 2 4
Яय़/mm Fig. 15 Flat-bottom hole reflected echo as a func-
(b) Ϡሏᝈ θ ᬤጳڔЯय़ᄊԫӑТጇ tion of lateral position

图 13 偏离角 θ 随频率的变化关系与随线圈内径的
采用上述几种分析方法得到的偏离角计算结
变化关系
果，见表1。
Fig. 13 Deviation angle θ versus frequency versus
coil inner diameter
表 1 实验与几种计算方法得到的偏离角 θ 对比
Table 1 Comparison of deviation angles
3 螺旋型EMAT辐射声场实验验证
θ obtained from experiments and several
calculation methods
利用EMAT检测厚度为50 mm、材料为铝合金
的长条形试样，在试样的下方有一平底孔。在试样 实验值 FEM 半解析 GFM SGFM

上方横向移动 EMAT，以平底孔中心正上方试样表 3.72 ◦ 3.55 ◦ 3.90 ◦ 3.94 ◦
面为原点，平底孔反射回波大小与横向位置的关系
从图16的B扫图上还可以看出，螺旋型EMAT
如图 14 所示。实验中所用的频率为 1.6 MHz，其他
产生了较强的横波一次底波信号，同时也有次强的
参数与有限元仿真一致。
纵波一次底波信号，以及更弱的纵波在底面经一次
图15的实验结果显示，在偏离平底孔两侧进行
波型转换成为横波的回波信号，这些固有回波都可
检测的时候，会分别出现回波极大值，两极大值之间
能比缺陷回波信号强，干扰缺陷的识别；而且由于
的距离为 X = 11.7 mm，而平底孔反射面距离上表
EMAT的喇叭形声场特征，一个缺陷在扫查时形成
面距离为 h = 45 mm，利用三角函数关系可以计算
了两个 “缺陷” 信号。实验结果与理论分析结果一
得到偏离角：
致。因此，螺旋型 EMAT 的这种复杂的声场特征会
( X )
θ m = arctan = 3.71899 。 使之在缺陷探伤方面的应用受到局限。
◦
4h