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基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器优化设计
1
作者
沈柿强
陆铭慧
+2 位作者
程树云
胡克
胡宇
《中国测试》
北大核心
2025年第7期111-119,共9页
针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器,采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明:单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁...
针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器,采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明:单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁通密度是单磁体和传统排列磁体的2.32倍和1.54倍,具有上下层不同大小的双层Halbach阵列磁体在体积减小37%的情况下还能提升10%的最大垂直磁通密度。同时采用正交试验对换能器参数进行研究,仿真结果表明:线圈直径、同层线圈间距和双层线圈间距对回波幅值的影响显著,背板厚度和背板到线圈距离的影响则不显著,并通过实验验证正交实验结果的准确性。研究结果表明,优化后的具有双层Halbach阵列磁体的换能器激励横波的幅值相比传统单磁体、传统排列磁体和单层Halbach磁体分别提高122%、55%和10%,信噪比分别提高7.7、4.6、1.2 dB,实验和仿真两者有很好的验证效果。
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关键词
电磁
超声
横波
换能器
双层Halbach阵列
正交试验
优化设计
换能效率
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职称材料
高纯度横波蝶形线圈电磁超声换能器优化设计
被引量：
4
2
作者
董明
李航辉
+2 位作者
马宏伟
陈渊
曹现刚
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期3270-3279,共10页
蝶形线圈电磁超声换能器(EMAT)能够在铝块中同时激发出超声横波和纵波,接收信号中存在横波反射回波和纵波反射回波,纵波回波会影响缺陷检测的准确性。该文设计了一种变尺寸蝶形线圈EMAT,通过改变线圈不同位置导线的宽度与间距,改变不同...
蝶形线圈电磁超声换能器(EMAT)能够在铝块中同时激发出超声横波和纵波,接收信号中存在横波反射回波和纵波反射回波,纵波回波会影响缺陷检测的准确性。该文设计了一种变尺寸蝶形线圈EMAT,通过改变线圈不同位置导线的宽度与间距,改变不同位置的换能效率,以实现横波的增强和纵波的抑制。首先,考虑永磁体的空间磁场分布,分析蝶形线圈EMAT不同位置导线所受洛伦兹力与激发超声波类型的关系,结合有限元声场云图,得到EMAT接收信号中存在多个回波的原因;其次,研究线圈参数对换能效率和横波纵波幅值比的影响规律,利用有限元仿真确定变尺寸EMAT的设计参数;最后,制备常规与变尺寸蝶形线圈EMAT,采集无缺陷铝合金试块的回波,结果表明,当永磁体直径与线圈中心宽度比为1.92时,纵波幅值削弱了66.1%,横波幅值增大了36.3%,横纵波幅值比从5.8升至23.1。该文设计的变尺寸蝶形线圈EMAT实现了对纵波的削弱和横波的增强,提升了横波电磁超声内部缺陷检测的可靠性。
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关键词
横波电磁超声换能器
高纯度
横波
变尺寸蝶形线圈
缺陷检测
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职称材料
电磁超声横波换能器中线圈的优化设计
被引量：
8
3
作者
阳能军
封礼发
+2 位作者
唐旭明
张宪宇
姚春江
《应用声学》
CSCD
北大核心
2019年第3期428-433,共6页
为改善电磁超声换能器在1Cr18Ni9Ti不锈钢材料中激发横波的特性,提出一种基于正交试验的优化方法,并利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics建立了电磁超声横波换能器的有限元模型,应用正交试验和极差分析法,分析了线圈各参数对电磁超...
为改善电磁超声换能器在1Cr18Ni9Ti不锈钢材料中激发横波的特性,提出一种基于正交试验的优化方法,并利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics建立了电磁超声横波换能器的有限元模型,应用正交试验和极差分析法,分析了线圈各参数对电磁超声横波的近场长度和半扩散角的影响,比较了线圈各参数影响程度的大小。结果表明,激励电流的频率和线圈的尺寸对横波的传播特性有着明显影响,提高频率会使得横波的近场长度增大及半扩散角减小;其次,减小导线的宽度及间距,以缩小线圈尺寸能有效改善横波的传播特性。
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关键词
电磁
超声
横波
换能器
线圈
有限元模型
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职称材料
题名
基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器优化设计
1
作者
沈柿强
陆铭慧
程树云
胡克
胡宇
机构
南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室
出处
《中国测试》
北大核心
2025年第7期111-119,共9页
文摘
针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器,采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明:单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁通密度是单磁体和传统排列磁体的2.32倍和1.54倍,具有上下层不同大小的双层Halbach阵列磁体在体积减小37%的情况下还能提升10%的最大垂直磁通密度。同时采用正交试验对换能器参数进行研究,仿真结果表明:线圈直径、同层线圈间距和双层线圈间距对回波幅值的影响显著,背板厚度和背板到线圈距离的影响则不显著,并通过实验验证正交实验结果的准确性。研究结果表明,优化后的具有双层Halbach阵列磁体的换能器激励横波的幅值相比传统单磁体、传统排列磁体和单层Halbach磁体分别提高122%、55%和10%,信噪比分别提高7.7、4.6、1.2 dB,实验和仿真两者有很好的验证效果。
关键词
电磁
超声
横波
换能器
双层Halbach阵列
正交试验
优化设计
换能效率
Keywords
electromagnetic acoustic shear wave transducer
double-layer Halbach array
orthogonal experiment
optimal design
energy transfer efficiency
分类号
TB9 [机械工程—测试计量技术及仪器]
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职称材料
题名
高纯度横波蝶形线圈电磁超声换能器优化设计
被引量：
4
2
作者
董明
李航辉
马宏伟
陈渊
曹现刚
机构
西安科技大学机械工程学院
西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期3270-3279,共10页
基金
国家自然科学基金(51705418,52175518,52274158)
陕西省自然科学基础研究计划—陕煤联合基金(2021JLM-07)资助项目。
文摘
蝶形线圈电磁超声换能器(EMAT)能够在铝块中同时激发出超声横波和纵波,接收信号中存在横波反射回波和纵波反射回波,纵波回波会影响缺陷检测的准确性。该文设计了一种变尺寸蝶形线圈EMAT,通过改变线圈不同位置导线的宽度与间距,改变不同位置的换能效率,以实现横波的增强和纵波的抑制。首先,考虑永磁体的空间磁场分布,分析蝶形线圈EMAT不同位置导线所受洛伦兹力与激发超声波类型的关系,结合有限元声场云图,得到EMAT接收信号中存在多个回波的原因;其次,研究线圈参数对换能效率和横波纵波幅值比的影响规律,利用有限元仿真确定变尺寸EMAT的设计参数;最后,制备常规与变尺寸蝶形线圈EMAT,采集无缺陷铝合金试块的回波,结果表明,当永磁体直径与线圈中心宽度比为1.92时,纵波幅值削弱了66.1%,横波幅值增大了36.3%,横纵波幅值比从5.8升至23.1。该文设计的变尺寸蝶形线圈EMAT实现了对纵波的削弱和横波的增强,提升了横波电磁超声内部缺陷检测的可靠性。
关键词
横波电磁超声换能器
高纯度
横波
变尺寸蝶形线圈
缺陷检测
Keywords
Shear wave electromagnetic acoustic transducers(EMATs)
high-purity shear wave
varied-size butterfly coil
defect detection
分类号
TB552 [理学—声学]
TM93 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
电磁超声横波换能器中线圈的优化设计
被引量：
8
3
作者
阳能军
封礼发
唐旭明
张宪宇
姚春江
机构
火箭军工程大学
出处
《应用声学》
CSCD
北大核心
2019年第3期428-433,共6页
文摘
为改善电磁超声换能器在1Cr18Ni9Ti不锈钢材料中激发横波的特性,提出一种基于正交试验的优化方法,并利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics建立了电磁超声横波换能器的有限元模型,应用正交试验和极差分析法,分析了线圈各参数对电磁超声横波的近场长度和半扩散角的影响,比较了线圈各参数影响程度的大小。结果表明,激励电流的频率和线圈的尺寸对横波的传播特性有着明显影响,提高频率会使得横波的近场长度增大及半扩散角减小;其次,减小导线的宽度及间距,以缩小线圈尺寸能有效改善横波的传播特性。
关键词
电磁
超声
横波
换能器
线圈
有限元模型
Keywords
Electromagnetic acoustic shear wave transducer
Coil
Finite element mode
分类号
TB552 [理学—声学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器优化设计
沈柿强
陆铭慧
程树云
胡克
胡宇
《中国测试》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
高纯度横波蝶形线圈电磁超声换能器优化设计
董明
李航辉
马宏伟
陈渊
曹现刚
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
4
在线阅读
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职称材料
3
电磁超声横波换能器中线圈的优化设计
阳能军
封礼发
唐旭明
张宪宇
姚春江
《应用声学》
CSCD
北大核心
2019
8
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职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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