电磁超声(ElectromagneticAcousticTransducer,以下简称EMAT)，是无损检测领域出现的新技术，该技术利用电磁耦合方法激励和接收超声波。与传统的超声检测技术相比，它具有精度高、不需要耦合剂、非接触、适于高温检测以及容易激发各种超声波形等优点。在工业应用中，电磁超声正越来越受到人们的关注和重视。        


 电磁超声检测作为一种新型无损检测技术，应用领域不断扩展，现已应用于铁路钢轨检测、复合材料检测等领域。某厂新建一条大棒材无损检测生产线，整线的工艺流程为:上料→矫直→抛丸→倒棱→内部检测→表面检测→分拣→收集打捆→吊运下线。棒材的内部检测采用的就是电磁超声检测技术。


一、设备结构及功能简述 　　


  EMATESTＧBBＧ 220型电磁超声检测仪采用探头旋转、棒材直线通过式的检测方法，主要由旋转探头机构、电气柜、计算机控制系统、操作台、缺陷标记器、标棒、去磁装置等部分组成。旋转探头机构包括探头架、探头线圈、永磁铁、滑靴、耐磨片等组件。计算机控制系统包括硬件与软件，软件的作用主要是进行检测参数的设定，检测结果的动态显示、存储、打印等。在软件中，A扫描主要是完成标棒校准时的参数设置，包括位置门(起点、宽度)、报警门高度、增益值、脉冲重复频率、端部检测盲区、检测速度等参数;C扫图用于逐支显示棒材的检测结果，包括棒材的长度、缺陷的位置等。 



二、电磁超声检测的基本原理 　　


  电磁超声检测将棒材内部划分为芯部区域和亚表面区域，利用横波探头CF检测芯部缺陷，利用横波探头SSF检测亚表面缺陷。横波探头CF采用回形线圈，当磁铁产生的磁力线垂直于棒材表面时，涡流受力方向平行于棒材表面，质点产生与作用力垂直的超声横波，以检测棒材芯部缺陷。横波探头SSF采用蛇形线圈，相邻两部分绕组的电流方向相反，磁力线垂直于金属表面时，棒材内部将产生横波，以检测棒材亚表面缺陷。棒材表面产生的电磁超声波向棒材内部传播，遇到缺陷时形成缺陷反射波，与棒材底面反射波一起被电磁超声探头捕捉，并在回波器上以A扫描波形图的形式显示出来，据此可分析缺陷在棒材内的位置和大小。



三、电磁超声无损检测的优点


  相对于常规超声波检测，电磁超声具有以下优点：    


 1. 非接触检测，不需要耦合剂，可透过包覆层等


   EMAT的能量转换，是在工件表面的趋肤层内直接进行得。因而可将趋肤层看成是压电晶片，由于趋肤层是工件的表面层，所以EMAT产生的超声波不需要任何耦合介质。  


 2. 产生波形形式多样，适合做表面缺陷检测


  EMAT在检测的过程中，在满足一定的激发条件时，会产生表面波、SH波和Lamb波。如果改变激励电信号频率满足一定公式，则声波能以任何辐射角θ向工件内部倾斜辐射。即在其它条件不变的前提下，只要改变电信号频率，就可以改变声的辐射角，这是EMAT的又一特点。由于这一特点的存在，可以在不变更换能器的情况下，实现波形模式的自由选择。  


 3.  适合高温检测


  随着国家在能源、动力企业的投入和发展，各种高温压力管道逐渐增多。作为特种设备的压力管道，一旦出现事故，损失将非常严重。对此，国家有相关政策法规强制检测，以实现最小的事故发生率。这就使得高温压力管道检测成为一个急需解决的问题。而电磁超声正是解决这个问题的最好选择。电磁超声相对于常规超声一个最大的优点就是其非接触性。热体在空间辐射的温度场是按指数衰减的，探头离检测试件表面每提离一段距离，其探头环境温度就有显著的下降，所以，电磁超声可以用于高温管道检测。    


 4. 对被探工件表面质量要求不高


  EMAT不需要与声波在其中传播的材料接触,就可向其发射和接收返回的超声波。因此对被探工件表面不要求特殊清理,较粗糙表面也可直接探伤。  


 5. 检测速度快


  传统的压电超声的检测速度，一般都在10米/分钟左右，而EMAT可达到40米/分钟，甚至更快。    


 6. 声波传播距离远


  EMAT在钢管或钢棒中激发的超声波，可以绕工件传播几周。在进行钢管或钢棒的纵向缺陷检测时，探头与工件都不用旋转，使探伤设备的机械结构相对简单。  


 7. 所用通道与探头数量少


  在实现同样功能的前提下，EMAT探伤设备所用的通道数和探头数都少于压电超声。特别在板材EMAT探伤设备上就更为明显，压电超声要进行板面的探伤需要几十个通道及探头，而EMAT则只需要四个通道及相应数量的探头就可以了。    


 8. 发现自然缺陷的能力强EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现。 



四、电磁超声的缺点     


 1. 它的换能效率要比传统压电换能器低20~40dB。当然，这个缺点可以用精心设计与制造电子发射机与接收机、换能器来弥补。    


 2. 高频线圈与工件间隙不能太大。线圈从工件表面每提高一个绕线波长的距离，声信号幅度就要下降107dB和96dB。      



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