管道中单向传播的电磁超声换能器检测研究

张 佳，杨理践，邢燕好，高松巍，赵 璐，谢 哲，付宏文

(1.沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 110870 2.上海宇航系统工程研究所，上海 201108)

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管道广泛应用于石油化工、电站等能源行业领域，当其长期工作于高温、高压、易腐蚀等恶劣环境时，受各种外力作用或自身制造工艺原因，产生不同程度的缺陷，影响管道的安全运行，因此管道检测对管道安全评价具有重要意义[1-2]。电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer，EMAT)结构简单，因此能便捷地实现缺陷的在线检测而受到越来越多的关注[3]。但管道缺陷检测中，EMAT激励的导波模态复杂，不仅具有频散和多模态特点，且是双向传播，增加了检测信号的分析难度，影响最终缺陷位置的判定[4-5]。

关于电磁超声单方向控制的研究较少，多为某一聚焦点或某一线上的聚焦。Z.Wei[6-7]等基于磁致伸缩换能器原理，提出了一种由镍箔组成的弯曲折形线圈，在板中实现全向检测；与传统换能器对比，提高了数据的提取精度，且得到更纯净的水平剪切波。Y.Zhang[8]等提出一种基于磁致伸缩原理的SH0-EMAT，对换能器工作参数进行了理论分析，实现板中声波方向可控。贾晓军[9-10]等提出变间距同心结构的点聚焦回折形线圈EMAT，将超声波集中到一个点，并通过与驱动频率相关的波模式控制驱动频率，实现波形的控制。N. Nakamura[11]等人提出了弧形变间距的垂直剪切波点聚焦电磁超声换能器，在一个相位焦点处累积同心线源产生SV波，提高了缺陷的检测能力，在管道腐蚀、裂纹的非接触检测中效果明显。……