一种基于电磁超声发射换能器的Lamb波模式控制方法

摘要

一种基于电磁超声发射换能器的Lamb波模式控制方法，属于电磁波领域，为解决在非接触型超声无损检测的过程中，由于电磁超声Lamb波的多模式特性导致的回波信号复杂、无法检测的问题。获取Lamb波群速度曲线和相速度曲线；设置激发脉冲电流频率和脉冲周期，计算频厚积；确定产生的Lamb波模式；计算波长并建模求解单根导线产生的各模式Lamb波的振动位移和振动位移峰值；确定曲折线圈的根数并计算它的各模式振动位移和振动位移峰值；判断l是否大于λmax；若是，则对所有振动位移峰值做归一化处理，得到l与归一化值之间的对应关系完成电磁超声Lamb波模式控制，否则令N的值加1。用于对Lamb波模式的控制。

主权项

1.一种基于电磁超声发射换能器的Lamb波模式控制方法，其特征在于，该方法的实现步骤为：步骤一：根据待测试件（1）的厚度、超声波在待测试件（1）中的纵波速度和超声波在待测试件（1）中的横波速度，获得Lamb波在待测试件（1）中的群速度曲线和相速度曲线；步骤二：设置激发脉冲电流频率为f，脉冲周期数为m；步骤三：根据脉冲电流的频率f和待测试件（1）的厚度d，计算得到频厚积f′，其中f′=f×d；步骤四：根据步骤三得到的频厚积f′和步骤一得到的群速度曲线确定待测试件（1）中产生的Lamb波模式，所述Lamb波模式包括A₀到A₃模式和S₀到S₃模式；步骤五：根据步骤三得到的频厚积f′和步骤一所得到的相速度曲线，可得到步骤四所确定的待测试件（1）中激发产生的各模式Lamb波的相速度c_p，根据公式计算得到各模式的波长λ_A0、λ_A1…、λ_S0、λ_S1…，定义各模式波长中的最大值为λ_max、最小值为λ_min；步骤六：采用有限元方法对步骤四所确定的待测试件（1）中激发产生的各模式Lamb波的发射过程进行建模，求解出电磁超声发射换能器的单根导线（2）在待测试件（1）中产生的各模式Lamb波的振动位移D(x)和振动位移峰值；步骤七：确定电磁超声发射换能器曲折线圈（5）的根数n；步骤八：在第N次条件下，N为初始值为1的正整数；根据步骤七中电磁超声发射换能器曲折线圈（5）的n根导线之间的间距和步骤六所得出的电磁超声发射换能器的单根导线（2）各模式Lamb波的振动位移D（x），可由公式计算得到电磁超声发射换能器曲折线圈（5）产生的各模式振动位移和振动位移峰值；其中，D_totoal为电磁超声发射换能器曲折线圈（5）产生的各模式振动位移；步骤九：判断l的值是否大于预设值λ_max；如果判断结果为是，则执行步骤十；如果判断结果为否，则令N的值加1，并返回步骤八；步骤十：以步骤六得到的振动位移信号峰值为标准值，对步骤八得到的所有振动位移峰值做归一化出处理，得到不同线圈间距l与各模式振动位移峰值归一化值之间的对应关系；从而通过设置发射线圈间距l值控制各模式Lamb波在待测试件（1）中的振动位移峰值；最终完成电磁超声Lamb波模式控制的目的。