電磁超音波共鳴法を用いた炭素鋼配管減肉測定に関する研究

电磁超声谐振法碳钢管减薄测量研究

• 批准号: 18J11863
• 负责人: SUN HONGJUN
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11863/
• 关键词: 電磁超音波探触子; 静磁場; 超音波半解析; ケプストラム法; 永久磁石の構造; 小型電磁超音波探触子; 基本共鳴周波数; 2段階データ処理方法; スペクトル分析

1.電磁超音波探触子(EMAT)のコイルは被検体に渦電流を励起すると同時に、磁石にも渦電流を励起する。磁石に励起した渦電流と磁石自体の磁場により磁石内で超音波が発生してノイズとなる。ノイズを低減するためには、磁石中の渦電流を弱化するために、磁石とコイルの間にバックプレートを設置する。EMATにおけるバックプレートの磁石による静磁場への分布の影響を検討した。提案のダブルバックプレートにより、EMATの垂直方向の静磁場を均一化して、中央に集束させた。バックプレートの幅が4.5 mmの場合、集束効果が良い結果が得られた。バックプレートの高さが大きくなるにつれて、集束効果が良くなることが確認された。2.ソフトウェアCIVAの高速の電磁気および超音波半解析モデルを利用して、シミュレーションを行った。周波数が1 MHzから1.35 MHzの範囲で、10 kHzのステップで、バーストに対するEMARの受信信号は、CIVAで計算された。共振ピーク間の周波数差は約161 kHzであり、推定の厚さは10.09 mmであり、真値の10 mmに近い。3.ケプストラム法をEMARによる肉厚測定に適用することを提案した。データ処理の自己相関法、N周期加算法とN周期乗算法の原理を示し、比較した。ケプストラム法はEMAT下の試験片の不均一な厚さの範囲を評価することができ、その評価された最小厚さは超音波厚さ計の結果より小さいことが分かった。最大厚さと最小厚さの差により、試験片の厚さの不均一性を評価できる可能性がある。

1.电磁超声换能器（EMAT）的线圈在物体中激发涡流，同时在磁体中激发涡流。磁铁中激发的涡流和磁铁本身的磁场在磁铁内产生超声波，从而产生噪声。为了减少噪音，在磁铁和线圈之间安装了背板，以减弱磁铁中的涡流。研究了背板磁体分布对EMAT静磁场的影响。所提出的双背板使 EMAT 的垂直静磁场均匀化并将其聚焦在中心。当背板宽度为4.5 mm时，获得了良好的聚焦效果。经证实，随着背板高度的增加，聚焦效果提高。 2.使用CIVA软件的高速电磁和超声波半解析模型进行模拟。使用 CIVA 计算频率范围为 1 MHz 至 1.35 MHz（步长为 10 kHz）的 EMAR 接收信号。共振峰之间的频率差约为161kHz，估计厚度为10.09mm，接近真实值10mm。 3.我们建议使用EMAR将倒谱方法应用于壁厚测量。展示并比较了数据处理的自相关、N 周期加法和 N 周期乘法方法的原理。倒谱法能够评估EMAT下试样的不均匀厚度范围，并且发现其估计的最小厚度小于超声测厚仪的结果。最大厚度与最小厚度之差可用于评价试样的厚度不均匀性。

项目成果

Three-dimensional simulation of electromagnetic acoustic resonance method using CIVA software

利用CIVA软件进行电声共振法三维模拟

• 发表时间: 2019
• 作者: H. Sun;C. Reboud;P. Calmon;E. Demaldent;T. Uchimoto;T. Takagi
• 通讯作者: T. Takagi

New Combination of Magnet and Coil of Electromagnetic Acoustic Transducer for Generating and Detecting Rayleigh Wave

• DOI: 10.1109/tuffc.2019.2956711
• 发表时间: 2020-04-01
• 期刊: IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS FERROELECTRICS AND FREQUENCY CONTROL
• 影响因子: 3.6
• 作者: Sun, Hongjun;Uchimoto, Tetsuya;Takagi, Toshiyuki
• 通讯作者: Takagi, Toshiyuki