无损检测-电磁超声脉冲回波式测厚方法

无损检测-电磁超声脉冲回波式测厚方法规定了使用电磁超声换能器激励和接收超声进行材料厚度测量的方法。适用于温度范围在-196℃～800℃之间的钢材、有色金属及其他采用电磁超声换能器激发超声的材料的测量。

一、规范性引用文件

GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证

GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测

GB/T 27418 测量不确定度评定和表示

GB/T 34885 无损检测 电磁超声检测 总则

二、测厚原理

电磁超声技术是通过电-磁-声耦合换能的方式，实现超声的激发与接收。电磁超声的核心换能器件为磁铁和线圈，基本工作原理如图1所示。

电磁超声激发过程中，当置于被检导电材料上方的线圈通以瞬态交变电信号时，被检材料表面产生感应涡流，同时线圈感生出动态磁场。涡流区域材料在偏置磁场和动态磁场作用下受到洛仑兹力的作用。由于线圈中通过的是交变电流，感生的涡流也是交变的，从而涡流区域材料中各质点受到的洛仑兹力也是交变的。这种交变作用力使材料表面质点产生振动，如果交变的频率是超声频段，则产生的振动表现为超声振动，即在材料中激发出超声。如果被检材料是铁磁性材料，除了交变的洛仑兹力，还存在交变的磁致伸缩力和磁化力，在三种力的共同作用下，引起材料表面质点的超声振动，从而产生超声。电磁超声接收过程是激发的逆作用过程。

电磁超声测厚方法不是直接测量厚度，而是由超声的传播时间与速度的乘积求得被测对象厚度值。传播时间为超声在被测对象厚度路径上一次传播的时间或多次往复传播的时间差。

三、电磁超声测厚方法的主要优点

1、测量精度高，电磁超声测厚中一般采用横波，声速低，波长小，同样的传播路径上较纵波有更长的传播时间，测量精度较纵波高，薄壁时更易分辨波包；

2、带防锈漆或覆盖层检测，在检测带非导电和非磁性覆盖层材料时，电磁超声换能器直接在材料表面激励和接收超声，超声只在被检材料内部传播，而不在覆盖层中传播，避免了覆盖层对测厚结果准确性的影响；

3、无需耦合剂，可非接触测量，易用于自动扫查系统；

4、高低温工况下材料测厚；

5、粗糙表面不打磨条件下测厚；

6、粗晶材料大壁厚测厚，电磁超声易于在材料中直接产生直入射横波，且激发频率很低，对粗晶材料有较好的穿透性；

7、检测复杂表面形状对象，换能器易于制成柔性前端，使得电磁超声换能器线圈可与复杂检测表面实现自适应贴合。

四、电磁超声测厚方法的主要局限性

1、检测效果依赖于被检材料的电磁特性，当材料的换能效率低时，信号微弱，无法进行测厚；

2、激发电压高，在易燃易爆场合使用时，对仪器、传感器的安全性要求高；

3、受强磁冲击影响大的对象无法使用，如仪表附近。当剩磁对被检材料使用性能有影响时检测后应退磁；

4、当被检材料存在杂散电平或外部环境存在较强电磁干扰时，对仪器和换能器的接地和抗干扰要求高。

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