电磁超声体波换能器设计方法技术

电磁超声体波换能器设计方法，它涉及一种电磁超声体波换能器的设计方法。本发明专利技术为了解决现有电磁超声体波换能器激发体波信号弱以及激发体波信号中波模式较多的问题。主要步骤：定义建模所需要的参数；建立各部分的几何模型；设定材料属性；划分物理场求解区域；发射过程建模；接收过程建模；有限元分网及有限元求解；找出影响电磁超声体波换能器线圈2中感应电压信号强度和声波模式纯度的关键参数，计算电磁超声体波换能器信号最强和声波模式最优时换能器参数，对电磁超声体波换能器进行设计。本发明专利技术方法具有操作简单，以及易于分析电磁超声体波换能器参数对感应电压信号影响的特点。本发明专利技术可广泛用于任何电磁超声体波换能器的有限元设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁超声体波换能器的设计方法。
技术介绍
电磁超声体波换能器可以在金属试件中有效地激发出超声体波，在电磁超声无损检测和无损评估领域得到了广泛应用。为方便产生和接收体波信号，电磁超声体波换能器一般工作模式为收发一体模式，即一个电磁超声体波换能器既产生体波又接收体波回波信号。电磁超声体波换能器线圈形式主要有螺旋线圈、跑道线圈和蝶形线圈三种，并且不同形式的线圈需要配以相应的磁场来有效激发体波。其中螺旋线圈配以圆柱形永磁体的电磁超声体波换能器尺寸小，结构简单，激发体波分布对称，应用也最广泛。但是，与压电超声技术相比，电磁超声体波换能器激发的体波信号较弱，并且激发的体波信号中波模式较多，影响了缺陷回波信号的有效判断。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有电磁超声体波换能器激发体波信号弱以及激发体波信号中波模式较多的问题，而提出的一种。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是:一种，所述设计方法是基于包括永磁体、电磁超声换能器线圈、待测金属试件、细化层、缺陷和空气远场的换能器模型来进行的；所述永磁体为圆柱形永磁体；所述电磁超声换能器线圈为螺旋线圈结构，用来在金属试件中产生和接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁超声体波换能器设计方法，所述设计方法是基于包括永磁体(1)、电磁超声换能器线圈(2)、待测金属试件(3)、细化层(4)、缺陷(5)和空气远场(6)的换能器模型来进行的；所述永磁体(1)为圆柱形永磁体；所述电磁超声换能器线圈(2)为螺旋线圈结构，用来在金属试件(3)中产生和接收体波；所述细化层(4)位于电磁超声体波换能器线圈(2)下方待测金属试件(3)内；所述缺陷(5)为圆柱形缺陷，位于待测金属试件(3)底部；其特征在于：所述设计方法的具体过程为：步骤一：定义建模所需要的参数，其中主要参数包括永磁体(1)的直径d和高度h，电磁超声换能器线圈(2)中导线的间距a，宽度w和匝数n；步骤二：建...

【技术特征摘要】
1.一种电磁超声体波换能器设计方法，所述设计方法是基于包括永磁体(I)、电磁超声换能器线圈(2)、待测金属试件(3)、细化层(4)、缺陷(5)和空气远场(6)的换能器模型来进行的；所述永磁体(I)为圆柱形永磁体；所述电磁超声换能器线圈(2)为螺旋线圈结构，用来在金属试件(3)中产生和接收体波；所述细化层(4)位于电磁超声体波换能器线圈(2)下方待测金属试件(3)内；所述缺陷(5)为圆柱形缺陷，位于待测金属试件(3)底部； 其特征在于:所述设计方法的具体过程为: 步骤一:定义建模所需要的参数，其中主要参数包括永磁体(I)的直径d和高度h，电磁超声换能器线圈(2)中导线的间距a，宽度w和匝数η; 步骤二:建立包括永磁体(I)、电磁超声换能器线圈(2)、金属试件(3)、细化层(4)、缺陷(5)和空气远场(6)的几何模型； 步骤三:设定材料属性；永磁体(I)设定为磁性材料；电磁超声换能器线圈(2)设定为漆包线；金属试件(3)设定为待测金属材料；细化层(4)设定为待测金属材料；缺陷(5)和空气远场(6)设定为空气； 步骤四:划分物理场求解区域；所述的物理场包括电磁超声换能器发射和接收过程中涉及的两个物理场一结构场和电磁场；所述的结构场求解区域包括金属试件(3)和细化层(4);所述的电磁场求解区域包括永磁体(I)、电磁超声体波换能器线圈(2)、金属试件(3)、细化层(4)、缺陷(5)和空气远场(6)； 步骤五:发射过程建模；所述电磁场求解区域的初始磁矢位为O ;所述结构场求解区域初始位移和初始速度均为O ;所述永磁体(I)磁场方向为垂直方向；所述电磁超声体波换能器接收线圈(2)通入一定频...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟国富，汪开灿，王亚坤，蒋韬，邱玉，王吉宇，蒋川流，康磊，王淑娟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：