电磁超声换能器优化设计及实验研究

admin · 发表于昨天 08:27

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电磁超声换能器由于具有非接触、对试块表面状态不敏感、容易激发和接收超声横波等诸多优点，因此可应用于装甲车底板的无损检测。然而，电磁超声换能器的能量转换效率很低，为了提高电磁超声换能器的换能效率，需要对电磁超声换能器进行优化设计。本文利用有限元仿真分析和实验研究的方法，对电磁超声换能器进行了优化设计和制作，研制了用于装甲车底板检测的电磁超声检测实验系统，实现了对装甲车底板人工试块的电磁超声无损检测。首先，基于电磁超声换能器的工作原理，建立了电磁超声换能器的有限单元仿真模型。利用有限元分析软件ANSYS对换能器中永磁铁产生的静态偏置磁场以及线圈在试块表面产生的感应涡流进行了仿真分析，得到了电磁超声换能器参数变化对其检测特性的影响，并提出了一套电磁超声换能器的优化设计方案；其次，设计和制作了适用于装甲车底板检测的电磁超声换能器及其阻抗匹配网络电路。设计了基于三伏特计方法的阻抗测量电路，实现了对换能器阻抗的测量，采用L型阻抗匹配网络电路提高了电磁超声换能器的能量传输效率；再次，根据电磁超声检测的原理，研制了一套用于装甲车底板检测的电磁超声检测实验系统。该系统主要包括了高性能的电磁超声激励和接收电路，为后续换能器的实验研究提供了实验平台；最后，对电磁超声换能器在装甲车底板检测中的应用进行了实验研究。分析了电磁超声检测信号的特点及预处理方法，优化了实验系统工作参数的选择。实验结果表明，所设计的电磁超声换能器及相应的检测系统能有效地用于装甲车底板的无损检测。

电磁超声换能器优化设计及实验研究

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