高温锻件在线快速检测螺旋线圈EMAT优化设计

摘要

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%。