机械工程学报

作者：陈巍巍, 石文泽, 卢超, 程进杰, 陈尧, 陈果

单位：1. 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室 南昌 330063;2. 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 北京 100190;3. 赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室 赣州 341000

关键词：高温检测,EMAT,正交试验,脉冲压缩,优化设计；

基金：国家自然科学基金(52065049,51705231,12064001)、江西省自然科学基金(20192ACBL20052)、江西省科技厅科技计划(20192BCD40028)、江西省研究生创新专项(YC2019-S345)、江西省青年科学基金(20181BAB216020)、中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室开放课题(SKLA201912)和江西省教育厅(GJJ170613)资助项目。

在高温铸造/锻造过程中进行缺陷的检测、控制和修复以及厚度测量,并据此调整加工工艺参数,及时剔除缺陷/尺寸超标件,避免进入下一步工序,对提高产品合格率、实现环保制造,具有重要的工程应用价值。针对电磁超声换能器(Electromagnetic ultrasonic transducer, EMAT)在大提离、强环境电磁干扰、高温等严苛条件下对表面粗糙形貌、晶粒粗大的铸锻件进行快速检测时的信噪比和空间分辨率差这一难题,建立基于chirp信号激励的螺旋线圈EMAT检测过程的有限元模型,采用正交试验表,分析EMAT设计参数、chirp信号带宽、脉宽等因素对脉冲压缩后的回波主瓣峰值和主瓣宽度的影响,分别获取主瓣峰值\主瓣宽度最佳参数组合,并通过试验加以验证。设计耐高温EMAT探头,比较单一正弦脉冲激励信号和chirp脉冲压缩在650℃以上高温锻件检测的信噪比和主瓣宽度。结果表明,采用chirp脉冲压缩技术,高温EMAT检测的信噪比(Signal-to-noise ratio, SNR)、空间分辨率和检测效率更高。在720℃高温锻件、提离为3 mm且无同步平均条件下,与单一正弦脉冲激励相比,采用脉冲压缩技术, SNR提高了至少5.4 dB,主瓣宽度减小了58.8%。

来源：2022年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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