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基于电磁超声换能器封头螺栓检测系统的研制

徐进  
【摘要】:在现代超声检测技术中,将洛仑兹力以及磁致伸缩力作为超声波振动的波源为依据的电磁超声无损检测技术,该项技术可以应用于高温、高速的环境下检测,例如:核电厂中。而主要原因是该技术中的电磁超能转换器并没有利用耦合介质。并能极大程度上降低人员沾污风险,目前,核工业中的无损检测技术是受到相关技术研究人员的追捧与热爱。而检测系统中的主要部件——电磁超声换能器,由于电磁超声的超声信号十分微弱,常被淹没在噪声当中,需要大功率电路来驱动及滤波器提取超声波信号。本文主要运用了磁致伸缩效理论和洛伦兹力理论等一些电磁学方面的理论知识,从而设计出主要应用于核工业反应堆封头螺栓的超声检测系统,并且对已有的脉冲功率放大电路以及电磁超声换能器进行改进组装。在本篇论文中,以电磁超声损检测技术的发展历史作为开篇内容,进而对已有的电磁超声检测技术的理论以及相关实验进行总结,然后是对电磁超声系统一些相关的基本理论研究。探究影像电磁超声换能器的基本物理量,用数学的方法对线圈、磁体及工件材料本身对三者之间的场效应进行分析研究,基于对被检对象的特殊性对电磁超声系统进行设计。由于其转换过程中效率较低,在参考前人的研究成果的基础上对其中的发射单元的功放电路、DA转换及阻抗匹配电路及接受单元的滤波电路进行设计,以至于可以顺利获取微弱的电磁超声信号。参考国内外与电磁超声换能器相关的已有的研究成就,从而设计得到了用于发射电磁超声横波的电磁超声换能器的探头,最终,实现对电磁超声发射和接收系统即整个实验系统的设计以及检测。并且,将封头螺栓模拟体也进行相关测试,与已有实验理论进行对比。


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