摘要：电磁超声(EMAT)作为一种非接触超声检测技术,已得到了普遍的关注和研究.然而,EMAT目前只得到了一些有限的应用,尤其在缺陷探伤应用方面还不能替代压电超声,深入探究其原因并加以改进,对推动EMAT在缺陷检测方面的应用具有重要意义.利用有限元方法建立了螺旋型EMAT模型,分析了其辐射声场和声场特征;通过将有限元计算所得到的洛伦兹力分布简化为门函数,并结合格林函数法,得到了螺旋型EMAT辐射声场的简化解析结果.这些方法可用于计算螺旋型EMAT辐射声场指向性以及在缺陷检测中比较关心的一些特征参数,如扩散角、偏离角等参数.通过螺旋型EMAT辐射声场实验,验证了理论分析结果.通过与压电超声检测理论与实验的对比,研究认为:螺旋型EMAT辐射声场的具有横波和纵波等多种波模及多种模态转换的特点,以及相对复杂的异型声场几何分布等复杂特性,使其在缺陷检测应用方面受到局限.这些研究方法对改进EMAT设计,优化控制EMAT辐射声场,拓展EMAT在缺陷检测方面的应用具有参考价值.
