康宜华 涂 君 杨 芸 刘姚瑶

(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074)

0 引言

电磁超声技术是无损检测领域出现的一项新技术，国际上从20世纪60年代末便已开始进行这方面的研究。我国对于电磁超声技术的研究始于20世纪70年代，主要以北京冶金钢铁研究总院张广纯为代表[1－4]。

电磁超声探头是通过电磁耦合方法产生和接收超声波，与常规压电超声探头相比，它具有精度高、非接触性、无需耦合剂等优点，从而在工业自动化壁厚连续测量中具有明显的优势[5－7]。然而，电磁超声探头的换能效率较低，需要设计大功率脉冲电源[8－10]，同时，还必须设计高灵敏度滤波放大电路[1，11－12]，确保回波信号具有较高的信噪比。这样大大增加了技术难度和开发成本，难以在现场工业生产中得到普及。

为此，本文提出一种新的方法，采用常规压电超声仪，配置合适的电路转换模块，对自制电磁超声探头进行激励和接收超声波，从而较好地解决了以上两方面的难点，简易方便地实现了电磁超声测厚功能。

1 电磁超声探头优化设计

1.1 电磁超声测厚基本原理

电磁超声测量原理如图1所示。

图1 电磁超声测厚原理图Fig.1 Principle of electromagnetic ultrasonic thickness measurement

对置于被测金属工件表面的线圈通以交变电流I，产生交变磁场，同时在工件趋肤层感应出涡流。若在线圈上再增加一个垂直于工件表面的磁场B，将会在工件内产生洛伦兹力FL，使其内部自由电子高速运动，并与晶格离子发生碰撞，引起质点振动，产生超声波。……