【技术实现步骤摘要】
一种结构一体式电磁超声横纵波应力测量方法
本专利技术属于超声测量
，特别涉及一种结构一体式电磁超声横纵波应力测量方法。
技术介绍
零件在制造使役过程中，由于机械加工和外部载荷的影响，易在材料内部产生残余应力，包括平面应力状态和单向应力状态，严重影响零件的机械性能和安全寿命，为此，对零件内部的残余应力开展定期无损测量极其重要。相比其它无损检测方法，超声法具有穿透能力强、适用范围广、测量效率高等优点。然而，目前普遍使用的压电超声激励法易受耦合状态干扰，测量重复性差，制约了残余应力的测量精度和一致性。基于电磁感应原理的电磁超声传感器(EMAT)通过导电材料表面产生不同方向的交变力，进而激发出横波、纵波和表面波等多种波形，可实现残余应力的无耦合、非接触、快速测量。然而，面向平面应力或单向应力超声检测过程中易受材料厚度影响，精确获取螺栓、箱体等服役件的厚度极其困难，无法实现残余应力的精确在位测量；特别地，基于声弹性双折射原理的平面应力测量方法还受材料晶粒取向影响，导致超声横波声速的各向异性，平面应力分量解耦困难；而且，传...
【技术保护点】
1.一种结构一体式电磁超声横纵波应力测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n第一步，设计激励线圈/n激励线圈(1)采用印刷电路板打样制作，同时采用叠加垂直布置的结构形式，并通过MMCX接口与外部电路相连；其中，激励线圈(1)的直线部分为有效区域，保证材料表面产生正交方向的感应涡流；/n所述的激励线圈(1)包括正交跑道形线圈、正交D形蝴蝶形线圈、正交回形蝴蝶形线圈和正交跑道蝴蝶形线圈四种构型；所述的正交跑道形线圈和正交D形蝴蝶形线圈均为两层线路板；正交回形蝴蝶形线圈和正交跑道蝴蝶形线圈均为四层线路板；/n第二步，优化磁铁排列方式/n根据激励线圈(1)的四种构型，对应的磁...
【技术特征摘要】
1.一种结构一体式电磁超声横纵波应力测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，设计激励线圈
激励线圈(1)采用印刷电路板打样制作，同时采用叠加垂直布置的结构形式，并通过MMCX接口与外部电路相连；其中，激励线圈(1)的直线部分为有效区域，保证材料表面产生正交方向的感应涡流；
所述的激励线圈(1)包括正交跑道形线圈、正交D形蝴蝶形线圈、正交回形蝴蝶形线圈和正交跑道蝴蝶形线圈四种构型；所述的正交跑道形线圈和正交D形蝴蝶形线圈均为两层线路板；正交回形蝴蝶形线圈和正交跑道蝴蝶形线圈均为四层线路板；
第二步，优化磁铁排列方式
根据激励线圈(1)的四种构型，对应的磁铁(2)排列方式分别为正交跑道形线圈对应的磁铁排列方式、正交D形蝴蝶形线圈对应的磁排列方式、正交回形蝴蝶形线圈对应的磁铁排列方式和正交跑道蝴蝶形线圈对应的磁铁排列方式；四种构型均采用三块磁铁(2)竖直排列在激励线圈(1)上，且磁极依次交替布置；
第三步，设计并组装电磁超声传感器
电磁超声传感器(3)包括集成后的激励线圈(1)、磁铁(2)、外壳(3.1)、衔铁(3.2)和MMCX连接器(3.3)；
其中，外壳(3.1)为壳体结构，其内部根据三块磁铁(2)的排列方式及尺寸设计空腔，三块磁铁(2)置于外壳(3.1)对应的空腔中；外壳(3.1)上方固定衔铁(3.2)，通过衔铁(3.2)自身的导磁性与磁铁(2)相吸以固定磁铁的相对位置；所述MMCX连接器(3.3)焊接在激励线圈(1)顶部并通过同轴电缆连接超声激励系统；为保证连接的可靠性，激励线圈(1)和磁铁(2)之间通过胶水相粘；
第四步，连接超声激励系统
将集成组装后的电磁超声传感器(3)、双工器(4.1)、终端电阻(4.2)、脉冲发生器(4.3)依次相连；双工器(4.1)与放大器(4.4)连接，所述放大器(4.4)与示波器(4.5)相连以显示超声信号；示波器(4.5)通过USB线(4.6)与PC端(4.7)连接以采集并存储数据；将阻抗匹配网络(4.8)连接在电磁超声传感器(3)与双工器(4.1)之间，以减少电磁超声传感器与脉冲发生器之间的失配；将电磁超声传感器(3)放置在被测材料(4.9)上方，使电磁超声传感器(3)激励的超声信号沿被测材料(4.9)的板厚方向传播，一系列回波信号重新被电磁超声传感器接收；
第五步，测量声弹性系数和应力
对于平面应力σ2和σ3，通过测量X2偏振方向横波(5.1)和X3偏振...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，杨佩勋，刘天然，薄其乐，刘阔，李特，王永青，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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