EMAT三维有限元分析及其关键参数的提取

摘要

电磁超声换能器（EMAT）工作机理较为复杂，设计难度较大。因此，目前EMAT的设计多以盲目的经验和反复实验为主，其各项性能常不尽如人意，严重限制了电磁超声技术的进一步发展。为了从根本上解决该问题，本文对EMAT的Lorentz力机理进行了三维有限元建模和分析，并在所建模型基础上，利用正交试验提取了影响换能器效率的关键参数。研究表明，由于EMAT线圈相邻导线产生的涡流相互削弱、线圈导线端部效应较为显著、磁铁产生的静磁场均匀度较差等原因致使EMAT的换能效率较低，适当增加EMAT线圈的导线长度、降低其提离距离、增加EMAT磁铁的厚度可有效提高EMAT的换能效率。