潘婷婷，王志春

(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)

0 引 言

连铸情况下的环境温度很高，二冷区后温度也可达到 800 ℃甚至更高，电磁超声换能器(Electro Magnetic Acoustic Transducer, EMAT)测量坯壳厚度主要依靠洛伦兹力、磁致伸缩效应在被测试件内产生超声波[1]，但是磁致伸缩效应在高温下影响很小，所以本文只考虑洛伦兹力效应。电磁超声测厚相比之前传统的射钉法和涡流法，具有无需耦合剂的优点，可以不用接触被测试件表面而进行测量，保护了探头和被测试件，尤其适合在高温等环境下工作[2-3]；对需要被检测的金属表面质量要求低，节省了探伤预处理环节；容易激发不同种类及模式的超声波，并且激发出的横波初值入射到被测体内部时，纵向分辨力较高，尤其适合于金属材料的测厚[4]。

随着电磁超声检测技术的发展，电磁超声换能器的设计越来越重要。电磁超声换能器可将电磁转换为声，不同结构的电磁超声换能器激发和接收波形的能力也不相同。1970年，Dobbs[5]对永磁铁在被测物体中产生偏置磁场进行优化，说明电磁超声换能器激发和接收超声波都是在被测物体的表面完成的，并发现了产生纵波和横波的原因。1984年，Kawashima[6]利用仿真软件，选择圆盘线圈作为电磁超声换能器的激发线圈，以铝板作为被测对象，成功建立出可以完整激发超声波的仿真模型。2010年，康磊[7]在铝板内利用三维有限元法对曲折型线圈及声场进行了3D建模，采用正交分析法对电磁超声换能器的激发探头进行了优化。……