线圈自激励电磁超声换能器设计及特性研究

摘要

提出一种线圈自激励电磁超声换能器模型,该换能器无需磁铁提供静态磁场,可以避免磁铁对铁磁性材料吸附带来的不利影响,同时可以大大降低换能器质量。通过有限元仿真和试验结合的方法对所设计的换能器性能进行研究,随着提离距离提高,A_0兰姆波的衰减速率要快于S_0兰姆波,这是由于S_0兰姆波主要由磁致伸缩力引起的面内振动产生,动态磁场在6 mm提离距离时仍然具有较大水平分量。与之相比,A_0兰姆波主要由动态洛伦兹力引起,感应涡流强度及动态磁场强度在大于3 mm提离距离后都有明显衰减,动态洛伦兹力引起的面外振动衰减迅速。线圈自激励换能器可以在6 mm提离距离激励较纯净S_0兰姆波,优于传统换能器3 mm提离距离。最后,对两种兰姆波指向性进行研究,波长较长的S_0兰姆波具有更大的检测范围。