电磁超声检测信号采集电路设计与仿真开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1论文研究的意义

随着工业水平的发展,仪器与设备慢慢的走向复杂化和高性能化。因此当设备出现故障不及时处理,可能会导致严重事故,带来财产损失和安全问题。如何避免灾难性事故的发生是现代工业必须解决的问题,是国家的迫切需求[1]

在不损伤检测对象的前提下,根据检测对象的物理或结构特性引起一些信号的变化,通过分析收到变化后的信号,检测和评价检测对象的性能,这种检测技术被称为无损检测技术[2]。近年来,无损检测技术在各个生产制造领域内的使用越来越频繁,主要用于对设备的可靠性和安全性的检测和评估。电磁超声检测有不需要接触测量等优点,因此在测厚、测量粗糙度、炼钢以及铁路轨道等无损检测领域应用的非常多 [3]。相比于其他检测技术,电磁超声无损检测,其设备结构简单、安全性好,因此有许许多多的学者在为电磁超声无损检测技术的发展而一直奋斗[4]。对于激发超声波的方式,电磁超声检测与传统压电超声检测存在着差异 [5]。传统的压电超声需要媒介及与被测物体接触,但是电磁超声检测没有以上两个特点,因此电磁超声检测比压电超声有着适用范围更加广阔、对检测对象的要求不高和检测速度快等优点,因此适当的采用电磁超声检测技术可以提高检测效率,且电磁超声检测可以用于高温、高速以及在线检测[6]。电磁超声检测作为无损检测的一个类型,越来越广泛地应用于各种工业场合,前景广阔。数值模拟是理解电磁无损检测信号发生机理、设计和优化探头、基于信号反演对缺陷进行定量重构的关键手段。电磁无损检测的基本原理主要是低频电磁场问题,涉及瞬态、稳态线性涡流场,非线性静、动态磁场,恒定电流场等问题,同时针对复合材料无损检测还需考虑材料的各向异性。因此,电磁无损检测的数值模拟涉及低频电磁场数值分析的基本理论、方法和科学前沿问题。

EMAT(电磁声学换能器)执行器能够产生和接收超声波,而不需要与被测材料的表面进行彻底接触。通过电磁声学换能器能够产生多种类型的波:兰姆波、剪切波、纵波和瑞利波。此外,当EMAT技术采用曲线形线圈时,波的产生是定向的。这个事实很有趣,因为它允许区分周向扫描和轴向扫描[7]。此外,该方法由于其非接触性,是一种有趣的磁弹性效应测量方法,因此适用于可以在建筑物的应力评估中采用电磁超声检测技术 [8]。新分析方法的不断出现,逐渐的使无损检测技术种类更加丰富多元,令其检测功能更加强大,检测结果更加精确。

据统计,这些年在工业生产中,无损技术对设备可靠性和安全性的检测和评估有着越来越大的作用。工业对无损技术的要求日益增加,但是我国在无损检测这个领域研究的并不很多,我国并没有完备电磁超声系统,因此在很多工业场合中,我国无损检测技术并不能满足其一些特殊要求,所以现在需要进一步发展无损检测技术。

在之前,EMAT检测技术方面的研究主要在提高EMAT的换能效率以及对收集到的信号进行滤波等等[10]。在电磁超声技术方面,国外已经进入工业应用阶段。电磁超声技术在我国发展起步较晚,与德国、美国、英国、日本等多数发达国家相比较,对电磁超声检测信号采集电路的设计我国欠缺不少[9]。本文正是在这个发展背景下对电磁超声检测信号采集电路设计与仿真展开了研究。

1.2国内外的研究现状

在中国,电磁超声检测技术的应用还停留在无损探伤和无损检测上。早期的无损检测技术主要有超声波探伤、涡流探伤、磁粉探伤和射线探伤等。

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