基于电磁超声换能器的水平切变导波测厚方法

摘要

基于电磁超声换能器的水平切变导波测厚方法，它涉及水平切变导波测厚方法。它为解决现有采用电磁超声体波测厚法难以实现对厚度为10mm以下的金属试件进行测厚的问题。方法：一：计算水平切变导波的激发方程：二：绘制激发曲线；三：计算求解水平切变导波的群速度方程：四：在已知厚度的参考试件中激发和接收水平切变导波；绘制速度-厚度对应关系曲线；五：测出参考试件中最大和最小速度，根据速度-厚度对应关系得到传播速度；计算位置系数：六：测待测试件中最大和最小速度，再利用位置系数得到待测试件传播速度；七：通过速度-厚度对应关系曲线，由待测试件传播速度计算待测试件的厚度。它可以实现对厚度为10mm以下试件进行测厚目的。

主权项

1.基于电磁超声换能器的水平切变导波测厚方法，其特征在于它由如下步骤实现：步骤一：计算待测试件(1)中水平切变导波的激发方程：$\frac{4f^{\text{'}2}}{{c_s}^2}-\frac{1}{L^{\text{'}2}}=n^2,n\in \{\mathrm{1,2,3}...\}$公式1公式1中，参数c_s表示待测试件(1)的横波速度；参数L′表示L和d的比值，即为距厚比L′=L/d；参数L表示电磁超声换能器的曲折线圈间距，参数d表示待测试件(1)的厚度；参数f′表示f和d的乘积，即为频厚积f′=f×d，参数f表示电磁超声换能器的激发频率，参数(L′,f′)是电磁超声换能器的设定参数；参数n表示水平切变导波的模式，用SHn表示；当n=1时为1模式水平切变导波，用SH1表示，同理依次得到SH2模式，SH3模式……SHn模式；步骤二：根据步骤一所述激发方程绘制水平切变导波各模式的激发曲线；取SHn模式的工作点(4)(L'_n,f'_n)，所述工作点(L′_n,f'_n)位于激发曲线上的SHn模式的激发曲线上，参数L'_n表示SHn模式水平切变导波的距厚比，参数f'_n表示SHn模式水平切变导波的频厚积；当待测试件(1)厚度连续变化时，保持电磁超声换能器的线圈间距和激发频率不变，在激发曲线上得到一条工作点轨迹(5)；步骤三：所述水平切变导波的群速度即为水平切变导波在待测试件(1)中的实际传播速度，计算求解水平切变导波的群速度方程：$c_g=\frac{c_s^2}{2L^{\text{'}}{f}^{\text{'}}}$公式2步骤四：采用步骤二所述SHn模式的参数的电磁超声换能器在已知厚度的参考试件中激发和接收水平切变导波；所述参考试件与待测试件(1)为同一材质；通过所述电磁超声换能器，在参考试件中产生SHn模式，再根据步骤一所述的激发方程和步骤三中群速度方程，绘制参考试件中水平切变导波的速度-厚度对应关系曲线；步骤五：通过参考试件中接收到的水平切变导波信号，测出所述水平切变导波的最大传播速度c_max和最小传播速度c_min；所述参数c_max和c_min分别是SHn模式回波信号包络峰值下降-20dB时对应的最大传播速度和最小传播速度；再根据步骤四中得到的参考试件中水平切变导波的速度-厚度对应关系曲线得到在参考试件的已知厚度的传播速度c_g；并计算所述参考试件的SHn模式的位置系数γ，位置系数步骤六：采用步骤四所述参数的电磁超声换能器在厚度未知的待测试件(1)中激发出SHn模式的水平切变导波，并根据接收到的水平切变导波的回波信号，测出SHn模式下水平切变导波的回波信号包络峰值下降-20dB处对应的最大传播速度c_max1和最小传播速度c_min1；再根据步骤五所述的位置系数γ，得到待测试件(1)中SHn模式下水平切变导波的传播速度c₁，所述传播速度c₁采用公式实现；步骤七：通过步骤四所述的参考试件中水平切变导波的速度-厚度对应关系曲线，由待测试件(1)中SHn模式下水平切变导波的传播速度c₁计算出待测试件(1)的厚度d，实现对待测试件(1)的测厚目的。