第３６卷第３期２０１２年６月檽殦
檽檽檽檽殦
研究与应用
无损探伤
Ｎ Ｄ ＴＶｏｌ．３６Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ．２０１２
摘 要：针对金属板材表面大范围的健康监测问题，进行了电磁表面波的研究。设计了基于电磁超声原理表面波探伤系统，其主要由激励、接收和换能器组成。由表面波的特性，推导出了表面波的激发频率，线圈采用反复绕制的回折线圈，其优点是增大单位面积的电流。激励采用推挽式功率放大，接收采用二级放大。在长６宽３厚３实验结果表明利用一发一收的换能器模式能够检测铝００ｍｍ、００ｍｍ、０ｍｍ铝板上进行试验，板表面的缺陷，达到了对铝板表面探伤的效果。
关键词：电磁超声；表面波；探伤；换能器
（）中图分类号：ＴＧ１１５．２８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１４４２３２０１２０３０５０４－－－无需对金 电磁超声技术在检测时无需耦合剂，
具有低检测成本，高检测精属板材表面进行预处理，
１］
。这些优势决定了电磁超声在度和高效率等优势［
］２３－
。表面波产生的示意图如图１面缺陷进行检测［
国内外无损检测领域中的重要地位。目前，电磁超声在国内广泛应用于铁路、管道、金属板材等无损检测中。该技术能够通过改变线圈形式及磁场方向，灵活简便地激发多种类型的超声波。本文采用由折线形线圈和单磁铁组成的换能器激发表面波，并对铝板表面以及近表面缺陷进行检测。
图１ 电磁超声激发出表面波的示意图
檽殦
１ 原理
电磁超声表面波产生的原理是由电磁学、力学和声学组成的复杂的产生机理。其基本过程可以表述为：在某一个时间点，在被检测试样上，放置折线形线圈，在线圈两端通入高频高压脉冲串，此时线圈中产生很大的高频电流，高频电流在试样趋肤层耦合出频率相同但方向相反的涡流，在偏置磁场的作产生交变的洛伦兹力，从微观角度来讲，质子用下，
和质子之间相互碰撞，在被测试样表面发生周期性的振动和形变。一般认为被测试样的厚度超过４倍超声波波长，质点的高频振动就会以表面波的形式在试样中传播，当表面波在向下传播时，其信号会衰减的非常快，当深度超过其一倍波长时，表面波会急剧衰减。因此表面波只能对被测物体的表面和近表
）目（２０１１ＢＡＫ０６Ｂ０１－０３
檽檽檽檽殦
电磁超声表面波探伤技术＊
杨理践 刘明明 高松巍
（）沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 １１０８７０
所示
。
图１中Ｆ为产生的洛伦兹力，振源在发射线圈下方。表面波由横波和纵波构成，所以表面波综合了横波和纵波的特性，其质点运动轨迹成椭圆状。表面波的传播波速为：ｍ
１＋σｍρ
式中 σ—铝的泊松比；
μｍ—铝的拉密常数；
ＣＲ≈
（）１
ｍ—铝的密度。ρ
／。算出表面波在铝板中传播速度约为２９３０ｍｓ
表面波的波长约为６由频率和波长以及和波速ｍｍ，的关系：
ｆ
式中 λ—表面波波长；
λ＝
（）２
）；）；国家自然科学基金仪表专项资助项目（国家自然科学基金资助项目（十二五国家科技部支撑计划资助项６０９２７００４６１１４１００４＊基金项目：
６
无 损 探 伤 第３６卷
ν—表面波的传播速度。
计算出理论上激发出表面波的频率为。４９０ｋＨｚ
过取反模块后，由ＦＰＧＡ输出两路正负脉冲串。脉冲控制是由两个按键来控制的，一个按键减少脉冲个数，一个增加脉冲个数，由于脉冲个数在１～１６个
范围内可调，数量多了很难确定有几个脉冲，所以脉实验时会很方便知道由冲个数由ＬＥＤ显示出来，ＦＰＧＡ产生脉冲的周波数。２．２ 功率放大电路
脉冲通过功率放大电路来提高电压，然后通入发射线圈获得大电流，产生大电流在铝板中耦合出涡流，就可以更好地进行电磁超声检测。由ＦＰＧＡ发出的脉冲一般只有５其功率和幅值都无法驱动Ｖ左右，所以脉冲由发射电路产生后，先经过驱动电ＭＯＳ管，
，路，然后输入到功率放大电路（主要是提升电压）脉冲串的电压将提升到４然后输入到发射线００Ｖ左右，圈中。功率放大电路采用推挽式放大，ＭＯＳ管的作
］
５
。用如同开关，功率放大电路如图４所示［
２ 电磁超声探伤系统
电磁超声硬件系统包括激励电路，接收电路以包括用磁体、线圈、被测试件）三部分组及换能器（
成。电磁超声硬件系统如图２所示
。
图２ 电磁超声检测系统整体框图
由此可以看出，电磁超声包含了很多小的子系统，每一部分设计的参数的好坏都直接影响最终的检测结果。
２．１ 电磁超声脉冲发射原理
基于Ｄ通过调ＤＳ技术产生一路连续可调信号，节频率控制，信号从２００ｋＨｚ～１ＭＨｚ之间连续可调，由于电磁超声表面波的激发会出现在不同的频率点，为了不丢失有用信号频率，加入的外部信号必
４］
。ＥＭＡＴ发射电路原理如图３须是连续可调的［
图４ Ｈ桥形功率放大电路
所示
。
由图４所示，当正脉冲通入变压器后，令Ｑ１和
Ｑ４导通并且Ｑ２和Ｑ３关闭，２００Ｖ高压通过Ｑ１和Ｑ４
闭合的回路导通后，输出为正向脉冲；当负脉冲通入变压器后，Ｑ２和Ｑ３导通且Ｑ１和Ｑ４关闭，２００Ｖ高压通过Ｑ２和Ｑ３闭合的回路导通后，输出为负向脉冲。这个驱动电路叫Ｈ桥电路，因为其构造像Ｈ型又叫全桥电路。在一个周期内，两个管子轮流导通，在由脉冲串控制ＭＯＭＯＳ管两端加入２００Ｖ电压，Ｓ管的开关，使２００Ｖ直流电压经过ＭＯＳ管的开断变
图３ 脉冲发射电路原理框图
为交流输出，输出电压约为４００Ｖ。最终输出经阻抗匹配后输入到发射线圈中，输入到发射线圈中的电流范围约为几十安培高频交流电信号，高压激励脉冲串如图５所示。
电压经过激励电路后升压到４由于００Ｖ左右，使输出脉冲变成尖ＭＯＳ管导通有上升和下降时间，
程序大体思想为：在控制信号为高脉冲时，允许若计数为９，ＤＤＳ产生的方波信号进入并进行计数，
让９个脉冲串通过，然后控制信号电平置为低，当控制信号为低电平时，输出也为低电平，等待下一个控制信号的高电平到来，如此反复循环，产生的脉冲经
第３期电磁超声表面波探伤技术 杨理践等：
７
图６ 折线形线圈
图５ 高压激励脉冲串
干扰混杂在一起时，接收到的信号的信噪比很低，为了使接收到的信号适合于观察，需要对其进行放大和滤波，消去信号中掺杂的干扰，采用二级放大以及
７］
。接收放大的流程如图７所示［
峰状，便于激励探头激发出表面波出来。因为尖峰状脉冲能量更集中，输入线圈时，更容易在铝板的趋肤层耦合出涡流。
２．３ 电磁超声表面波的线圈形式
放大后的脉冲串通入高频线圈中，接收和发射线圈均为折线形线圈，由线圈的几何形状可知相邻导线内的电流方向是相反的，在导线下方产生的应变位移也相反，在空间形成周期性的正负交替，周期的表面应力作用在试样上，当满足以下位移匹配条件时，该应力即产生超声波，即：
图７ 接收流程图
一级放大采用差分放大，差分放大能更好地去除共模抑制比。主要作用在于抑制共模直流电压或者两输入端的任何其他共模电压，同时放大差分信号电压，即两输入端之间的电压差。二级放大采用选频放大，能很好的将表面波信号从噪声中提取出来。再用带通滤波电路滤掉杂波，把有用的信号提取出来，便于传入示波器进行观察。
ｎＬλ＝２
式中 ｎ—奇整数；
λ—瑞利波长；
Ｌ—相邻线圈的间距。
（）３
匹配的目的是利用回折形线圈空间周期性的特点，对表面波的叠加来增强激发超声波信号，减弱其他干扰信号，当线圈的声同步频率等于激励信号的电流频率时，即当λ＝２线圈所激发的声波最Ｌ时，就能在铝板上耦合出更大的涡流，接强。电流越大，
收到回波效果更明显、幅值更大。本文采用来回往复绕制线圈，在同一束线圈中有多根导线，电流往复循环提高了导线中单位面积的电流。导线应排列紧密且平行，而且间隔相等，为了保证电流能够达到足
６］
，够大，接收线圈绕制方式和间距一致［由于电磁超
３ 实验及结果分析
该检测装置是用电磁超声表面波技术对长宽３厚度３６００ｍｍ、００ｍｍ、０ｍｍ的铝板检测。表面
波沿着介质的表面和近表面传播，随着深度的增加能量衰减，可以对物体的表面和近表面缺陷进行检表面波的能量可以遍布整个板材，由于表面波具测，
有无频率散、单模式，对于试样表面的裂痕、凹坑等缺陷敏感，可以对大型板材快速检测。
在铝板人工刻一个缺陷，缺陷大小为长８０ｍｍ、宽５深３把两个换能器放在缺陷的同一ｍｍ、ｍｍ，侧，发射换能器和接收换能器距离为２发射４０ｍｍ，换能器距离缺陷距离为３０ｍｍ。试验的激励脉冲周波数为９，采用钕铁硼（永磁铁提供激励磁ＮｄＦｅＢ）
３
。实际摆放位置如场，其尺寸为（４８×４８×２９）ｍｍ
声信号很微弱，接收线圈匝数要比发射的多，这样接收到的回波信号效果好。图６为折线形线圈的实物图。
发射线圈和接收线圈的匝数绕制比为３：接７，收回波效果明显好于匝数比１：１。２．４ 接收电路
接收到的信号幅值一般只有几百毫伏，有用信而外界的噪声干扰却很强，当信号和外
界号很微弱，
图８所示。
表面波由发射换能器向左右两端传播，当表面在经过接收换能器下方时即Ｂ处波向右侧传播时，
８
无 损 探 伤 第３６卷
４ 结论
通过试验和分析表明，实际的电磁超声表面波产生的信号频率点位置在５回波信号１０ｋＨｚ左右，幅值为最大。排除存在一定的误差后和实际理论的
图８ ＥＭＡＴ实物摆放示意图
激发频率点基本相符。采用单磁铁和折线形线圈组合，采用一发一收的换能器模式，线圈采用间隔为３ｍｍ的折线形线圈可以在厚度３０ｍｍ的铝板上产
生表面波并且可对铝板的表面缺陷进行检测，效果明显，可实现金属板材表面大范围检测。参考文献：
［］王淑娟，康磊，赵再新，等．电磁超声换能器的研究进展综１
］，（）：述［仪表技术与传感器，Ｊ２００６５４７５０．－
［］康磊．用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技２
，术研究［哈尔滨工业大学，Ｄ］２０１０，１０．
［］ｉａｎｕｌｓｅｄ３Ｘ，ＤｉｘｏｎＳ．Ａ ｍｏｄｅｌｆｏｒＲａｌｅｉｈｗａｖｅａｎｄ ｊｐｙｇ，ＥＭＡＴｄｅｓｉｎ．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ２００６：ｏｔｉｏｎｍａｌ ｇｐ２９６３０４．－
［］高松巍，李冰，邢燕好．电磁超声在钢管探伤中的应用４
［］，（）：沈阳工业大学学报，Ｊ２００９，３１５５８２５８６．－
［］５ＳｖｉｌａｉｎｉｓＬ，ＭｏｔｉｅｕｎａｓＧ．Ｐｏｗｅｒａｍｌｉｆｉｅｒｆｏｒｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｊｐ，Ｓ，ｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎａｌｅａｒｔｍｅｎｔｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｒｏｃｅｓｓｉｎ ｅ ｐｇｐｇ ｄ，（）：ＫａｕｎａｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ２００６５８３０３６． －ｙｇｙ ［］张志刚，阙沛文，雷华明．表面波电磁声换能器及电声学６
（）：声学技术，２００６２５１２０１２３．－
［］王淑娟，康磊，翟国富．电磁超声换能器的微弱信号检测７
［］（）：仪表技术与传感器，Ｊ．２００７１０５９１．
时，接收换能器接收到表面波回波信号；当表面波向左侧传播时，左侧Ｃ处有裂纹缺陷，由于表面波在经过缺陷处，波形发生散射和反射，能量减小，在Ｃ处反射回来的表面波在传播到接收换能器下方时接收到表面波缺陷信号，回波信号幅值明显减小。回波信号经过放大电路增益控制端进行调节，经放大后，可以看出电磁超声表面波信号和缺陷回波信号，在无限大平面（一般认为无限大板材是其长度远远大于波长的长度）将不会有端面反射的回波信号。图９为表面波在有缺陷铝板传播后所得回波信号
。
图９ 在有缺陷下超声波的回波信号
经过试验证明表面波可以探测出铝板的表面缺陷。
權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權
《数字射线无损检测技术》出版消息
数字射线无损检测技术》一 由郑世才编著的《
书，已由机械工业出版社于２０１２年４月出版。
本书主要内容包括简要的射线检测技术物理基础、数字射线检测技术的主要设备、器材（特别是辐、、数字射线检测技术理论、数字射线检测射探测器）
常用技术、底片图像数字化扫描技术等八章。全书构筑了基本完整的数字射线检测技术理论，叙述了数字射线检测技术的控制与设计，讨论了胶片射线照相检验技术与数字射线检测技术的同等缺陷检验能力问题。本书的核心内容部分，从数字图像的基
本理论和成像过程的基本理论，给出了数字射线检测技术的基本理论，并从此展开数字射线检测的基本技术。
本书内容依据的是编写者多年从事射线检测技掌握的射线检测技术理论、积累的相术工作的经验、
关理论知识及近几年进行的数字射线检测技术试验结果，也包括对国外数字射线检测技术标准规定的一些分析研究等。本书有助于系统地掌握数字射线检测技术的知识和理论。
第３６卷第３期２０１２年６月檽殦
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研究与应用
无损探伤
Ｎ Ｄ ＴＶｏｌ．３６Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ．２０１２
摘 要：针对金属板材表面大范围的健康监测问题，进行了电磁表面波的研究。设计了基于电磁超声原理表面波探伤系统，其主要由激励、接收和换能器组成。由表面波的特性，推导出了表面波的激发频率，线圈采用反复绕制的回折线圈，其优点是增大单位面积的电流。激励采用推挽式功率放大，接收采用二级放大。在长６宽３厚３实验结果表明利用一发一收的换能器模式能够检测铝００ｍｍ、００ｍｍ、０ｍｍ铝板上进行试验，板表面的缺陷，达到了对铝板表面探伤的效果。
关键词：电磁超声；表面波；探伤；换能器
（）中图分类号：ＴＧ１１５．２８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１４４２３２０１２０３０５０４－－－无需对金 电磁超声技术在检测时无需耦合剂，
具有低检测成本，高检测精属板材表面进行预处理，
１］
。这些优势决定了电磁超声在度和高效率等优势［
］２３－
。表面波产生的示意图如图１面缺陷进行检测［
国内外无损检测领域中的重要地位。目前，电磁超声在国内广泛应用于铁路、管道、金属板材等无损检测中。该技术能够通过改变线圈形式及磁场方向，灵活简便地激发多种类型的超声波。本文采用由折线形线圈和单磁铁组成的换能器激发表面波，并对铝板表面以及近表面缺陷进行检测。
图１ 电磁超声激发出表面波的示意图
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１ 原理
电磁超声表面波产生的原理是由电磁学、力学和声学组成的复杂的产生机理。其基本过程可以表述为：在某一个时间点，在被检测试样上，放置折线形线圈，在线圈两端通入高频高压脉冲串，此时线圈中产生很大的高频电流，高频电流在试样趋肤层耦合出频率相同但方向相反的涡流，在偏置磁场的作产生交变的洛伦兹力，从微观角度来讲，质子用下，
和质子之间相互碰撞，在被测试样表面发生周期性的振动和形变。一般认为被测试样的厚度超过４倍超声波波长，质点的高频振动就会以表面波的形式在试样中传播，当表面波在向下传播时，其信号会衰减的非常快，当深度超过其一倍波长时，表面波会急剧衰减。因此表面波只能对被测物体的表面和近表
）目（２０１１ＢＡＫ０６Ｂ０１－０３
檽檽檽檽殦
电磁超声表面波探伤技术＊
杨理践 刘明明 高松巍
（）沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 １１０８７０
所示
。
图１中Ｆ为产生的洛伦兹力，振源在发射线圈下方。表面波由横波和纵波构成，所以表面波综合了横波和纵波的特性，其质点运动轨迹成椭圆状。表面波的传播波速为：ｍ
１＋σｍρ
式中 σ—铝的泊松比；
μｍ—铝的拉密常数；
ＣＲ≈
（）１
ｍ—铝的密度。ρ
／。算出表面波在铝板中传播速度约为２９３０ｍｓ
表面波的波长约为６由频率和波长以及和波速ｍｍ，的关系：
ｆ
式中 λ—表面波波长；
λ＝
（）２
）；）；国家自然科学基金仪表专项资助项目（国家自然科学基金资助项目（十二五国家科技部支撑计划资助项６０９２７００４６１１４１００４＊基金项目：
６
无 损 探 伤 第３６卷
ν—表面波的传播速度。
计算出理论上激发出表面波的频率为。４９０ｋＨｚ
过取反模块后，由ＦＰＧＡ输出两路正负脉冲串。脉冲控制是由两个按键来控制的，一个按键减少脉冲个数，一个增加脉冲个数，由于脉冲个数在１～１６个
范围内可调，数量多了很难确定有几个脉冲，所以脉实验时会很方便知道由冲个数由ＬＥＤ显示出来，ＦＰＧＡ产生脉冲的周波数。２．２ 功率放大电路
脉冲通过功率放大电路来提高电压，然后通入发射线圈获得大电流，产生大电流在铝板中耦合出涡流，就可以更好地进行电磁超声检测。由ＦＰＧＡ发出的脉冲一般只有５其功率和幅值都无法驱动Ｖ左右，所以脉冲由发射电路产生后，先经过驱动电ＭＯＳ管，
，路，然后输入到功率放大电路（主要是提升电压）脉冲串的电压将提升到４然后输入到发射线００Ｖ左右，圈中。功率放大电路采用推挽式放大，ＭＯＳ管的作
］
５
。用如同开关，功率放大电路如图４所示［
２ 电磁超声探伤系统
电磁超声硬件系统包括激励电路，接收电路以包括用磁体、线圈、被测试件）三部分组及换能器（
成。电磁超声硬件系统如图２所示
。
图２ 电磁超声检测系统整体框图
由此可以看出，电磁超声包含了很多小的子系统，每一部分设计的参数的好坏都直接影响最终的检测结果。
２．１ 电磁超声脉冲发射原理
基于Ｄ通过调ＤＳ技术产生一路连续可调信号，节频率控制，信号从２００ｋＨｚ～１ＭＨｚ之间连续可调，由于电磁超声表面波的激发会出现在不同的频率点，为了不丢失有用信号频率，加入的外部信号必
４］
。ＥＭＡＴ发射电路原理如图３须是连续可调的［
图４ Ｈ桥形功率放大电路
所示
。
由图４所示，当正脉冲通入变压器后，令Ｑ１和
Ｑ４导通并且Ｑ２和Ｑ３关闭，２００Ｖ高压通过Ｑ１和Ｑ４
闭合的回路导通后，输出为正向脉冲；当负脉冲通入变压器后，Ｑ２和Ｑ３导通且Ｑ１和Ｑ４关闭，２００Ｖ高压通过Ｑ２和Ｑ３闭合的回路导通后，输出为负向脉冲。这个驱动电路叫Ｈ桥电路，因为其构造像Ｈ型又叫全桥电路。在一个周期内，两个管子轮流导通，在由脉冲串控制ＭＯＭＯＳ管两端加入２００Ｖ电压，Ｓ管的开关，使２００Ｖ直流电压经过ＭＯＳ管的开断变
图３ 脉冲发射电路原理框图
为交流输出，输出电压约为４００Ｖ。最终输出经阻抗匹配后输入到发射线圈中，输入到发射线圈中的电流范围约为几十安培高频交流电信号，高压激励脉冲串如图５所示。
电压经过激励电路后升压到４由于００Ｖ左右，使输出脉冲变成尖ＭＯＳ管导通有上升和下降时间，
程序大体思想为：在控制信号为高脉冲时，允许若计数为９，ＤＤＳ产生的方波信号进入并进行计数，
让９个脉冲串通过，然后控制信号电平置为低，当控制信号为低电平时，输出也为低电平，等待下一个控制信号的高电平到来，如此反复循环，产生的脉冲经
第３期电磁超声表面波探伤技术 杨理践等：
７
图６ 折线形线圈
图５ 高压激励脉冲串
干扰混杂在一起时，接收到的信号的信噪比很低，为了使接收到的信号适合于观察，需要对其进行放大和滤波，消去信号中掺杂的干扰，采用二级放大以及
７］
。接收放大的流程如图７所示［
峰状，便于激励探头激发出表面波出来。因为尖峰状脉冲能量更集中，输入线圈时，更容易在铝板的趋肤层耦合出涡流。
２．３ 电磁超声表面波的线圈形式
放大后的脉冲串通入高频线圈中，接收和发射线圈均为折线形线圈，由线圈的几何形状可知相邻导线内的电流方向是相反的，在导线下方产生的应变位移也相反，在空间形成周期性的正负交替，周期的表面应力作用在试样上，当满足以下位移匹配条件时，该应力即产生超声波，即：
图７ 接收流程图
一级放大采用差分放大，差分放大能更好地去除共模抑制比。主要作用在于抑制共模直流电压或者两输入端的任何其他共模电压，同时放大差分信号电压，即两输入端之间的电压差。二级放大采用选频放大，能很好的将表面波信号从噪声中提取出来。再用带通滤波电路滤掉杂波，把有用的信号提取出来，便于传入示波器进行观察。
ｎＬλ＝２
式中 ｎ—奇整数；
λ—瑞利波长；
Ｌ—相邻线圈的间距。
（）３
匹配的目的是利用回折形线圈空间周期性的特点，对表面波的叠加来增强激发超声波信号，减弱其他干扰信号，当线圈的声同步频率等于激励信号的电流频率时，即当λ＝２线圈所激发的声波最Ｌ时，就能在铝板上耦合出更大的涡流，接强。电流越大，
收到回波效果更明显、幅值更大。本文采用来回往复绕制线圈，在同一束线圈中有多根导线，电流往复循环提高了导线中单位面积的电流。导线应排列紧密且平行，而且间隔相等，为了保证电流能够达到足
６］
，够大，接收线圈绕制方式和间距一致［由于电磁超
３ 实验及结果分析
该检测装置是用电磁超声表面波技术对长宽３厚度３６００ｍｍ、００ｍｍ、０ｍｍ的铝板检测。表面
波沿着介质的表面和近表面传播，随着深度的增加能量衰减，可以对物体的表面和近表面缺陷进行检表面波的能量可以遍布整个板材，由于表面波具测，
有无频率散、单模式，对于试样表面的裂痕、凹坑等缺陷敏感，可以对大型板材快速检测。
在铝板人工刻一个缺陷，缺陷大小为长８０ｍｍ、宽５深３把两个换能器放在缺陷的同一ｍｍ、ｍｍ，侧，发射换能器和接收换能器距离为２发射４０ｍｍ，换能器距离缺陷距离为３０ｍｍ。试验的激励脉冲周波数为９，采用钕铁硼（永磁铁提供激励磁ＮｄＦｅＢ）
３
。实际摆放位置如场，其尺寸为（４８×４８×２９）ｍｍ
声信号很微弱，接收线圈匝数要比发射的多，这样接收到的回波信号效果好。图６为折线形线圈的实物图。
发射线圈和接收线圈的匝数绕制比为３：接７，收回波效果明显好于匝数比１：１。２．４ 接收电路
接收到的信号幅值一般只有几百毫伏，有用信而外界的噪声干扰却很强，当信号和外
界号很微弱，
图８所示。
表面波由发射换能器向左右两端传播，当表面在经过接收换能器下方时即Ｂ处波向右侧传播时，
８
无 损 探 伤 第３６卷
４ 结论
通过试验和分析表明，实际的电磁超声表面波产生的信号频率点位置在５回波信号１０ｋＨｚ左右，幅值为最大。排除存在一定的误差后和实际理论的
图８ ＥＭＡＴ实物摆放示意图
激发频率点基本相符。采用单磁铁和折线形线圈组合，采用一发一收的换能器模式，线圈采用间隔为３ｍｍ的折线形线圈可以在厚度３０ｍｍ的铝板上产
生表面波并且可对铝板的表面缺陷进行检测，效果明显，可实现金属板材表面大范围检测。参考文献：
［］王淑娟，康磊，赵再新，等．电磁超声换能器的研究进展综１
］，（）：述［仪表技术与传感器，Ｊ２００６５４７５０．－
［］康磊．用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技２
，术研究［哈尔滨工业大学，Ｄ］２０１０，１０．
［］ｉａｎｕｌｓｅｄ３Ｘ，ＤｉｘｏｎＳ．Ａ ｍｏｄｅｌｆｏｒＲａｌｅｉｈｗａｖｅａｎｄ ｊｐｙｇ，ＥＭＡＴｄｅｓｉｎ．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ２００６：ｏｔｉｏｎｍａｌ ｇｐ２９６３０４．－
［］高松巍，李冰，邢燕好．电磁超声在钢管探伤中的应用４
［］，（）：沈阳工业大学学报，Ｊ２００９，３１５５８２５８６．－
［］５ＳｖｉｌａｉｎｉｓＬ，ＭｏｔｉｅｕｎａｓＧ．Ｐｏｗｅｒａｍｌｉｆｉｅｒｆｏｒｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｊｐ，Ｓ，ｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎａｌｅａｒｔｍｅｎｔｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｒｏｃｅｓｓｉｎ ｅ ｐｇｐｇ ｄ，（）：ＫａｕｎａｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ２００６５８３０３６． －ｙｇｙ ［］张志刚，阙沛文，雷华明．表面波电磁声换能器及电声学６
（）：声学技术，２００６２５１２０１２３．－
［］王淑娟，康磊，翟国富．电磁超声换能器的微弱信号检测７
［］（）：仪表技术与传感器，Ｊ．２００７１０５９１．
时，接收换能器接收到表面波回波信号；当表面波向左侧传播时，左侧Ｃ处有裂纹缺陷，由于表面波在经过缺陷处，波形发生散射和反射，能量减小，在Ｃ处反射回来的表面波在传播到接收换能器下方时接收到表面波缺陷信号，回波信号幅值明显减小。回波信号经过放大电路增益控制端进行调节，经放大后，可以看出电磁超声表面波信号和缺陷回波信号，在无限大平面（一般认为无限大板材是其长度远远大于波长的长度）将不会有端面反射的回波信号。图９为表面波在有缺陷铝板传播后所得回波信号
。
图９ 在有缺陷下超声波的回波信号
经过试验证明表面波可以探测出铝板的表面缺陷。
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《数字射线无损检测技术》出版消息
数字射线无损检测技术》一 由郑世才编著的《
书，已由机械工业出版社于２０１２年４月出版。
本书主要内容包括简要的射线检测技术物理基础、数字射线检测技术的主要设备、器材（特别是辐、、数字射线检测技术理论、数字射线检测射探测器）
常用技术、底片图像数字化扫描技术等八章。全书构筑了基本完整的数字射线检测技术理论，叙述了数字射线检测技术的控制与设计，讨论了胶片射线照相检验技术与数字射线检测技术的同等缺陷检验能力问题。本书的核心内容部分，从数字图像的基
本理论和成像过程的基本理论，给出了数字射线检测技术的基本理论，并从此展开数字射线检测的基本技术。
本书内容依据的是编写者多年从事射线检测技掌握的射线检测技术理论、积累的相术工作的经验、
关理论知识及近几年进行的数字射线检测技术试验结果，也包括对国外数字射线检测技术标准规定的一些分析研究等。本书有助于系统地掌握数字射线检测技术的知识和理论。