Page 83 - 《应用声学》2023年第4期

第 42 卷 第 4 期 刘婉婷等： 螺旋型电磁超声辐射声场对缺陷检测影响的计算机模拟 745

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图 16 平底孔反射回波及 B 扫描结果
Fig. 16 Flat-bottomed hole reflected echo and B-scan results

4 结论 noncontacting ultrasonic measurements[M]. New York:
Springer, 2003.
通过 FEM 和 GFM 研究了螺旋型 EMAT 的辐 [2] Pardee W, Thompson R B. Half-space radiation by
射声场，并提出了将洛伦兹力简化为门函数的 EMATs[J]. Journal of Nondestructive Evaluation, 1980,
1(3): 157–181.
SGFM解析模型，提高了模拟计算的速度。 [3] Kawashima K. Quantitative calculation and measurement
对螺旋型 EMAT的辐射声场分析表明：该声场 of longitudinal and transverse ultrasonic wave pulses in
中同时存在有横波和纵波，并具有不同的指向性，在 solid[J]. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics,
1984, 31(2): 83–93.
缺陷检测时还会出现纵/横波的模态转换，这种复
[4] Jian X, Dixon S, Baillie I, et al. Shear wave generation
杂的声场特性不利于对缺陷的检测；而且这种喇叭 using a spiral electromagnetic acoustic transducer[J]. Ap-
型声场分布使得探头正下方的缺陷不能被直接检 plied Physics Letters, 2006, 89(24): 244106.
[5] Zhai G F, Wang K C, Wang Y K, et al. Modeling of
出，在扫描检测时，同一缺陷会反映出两次缺陷信
Lorentz forces and radiated wave fields for bulk wave elec-
号。这些复杂的声场特性局限了EMAT在缺陷检测 tromagnetic acoustic transducers[J]. Journal of Applied
方面的应用。 Physics, 2013, 114(5): 054901.
[6] Miller G F, Pursey H. The field and radiation impedance
上述研究方法可进一步用于 EMAT 探头的优
of mechanical radiators on the free surface of a semi-
化设计，从而得到所需要的声场分布。 infinite isotropic solid[J]. Proceedings of the Royal Society
of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences,
1954, 223 (1155): 521–541.
参 考 文 献 [7] Dodd C V, Deeds W E. Analytical solutions to
eddy-current probe-coil problems[J]. Journal of Applied
[1] Hirao M, Ogi M. EMATs for science and industry: Physics, 1968, 39(6): 2829–2838.