基于洛伦兹力的Lamb波电磁超声换能器设计

摘要

电磁超声换能器作为一种石油管道检测技术正在迅速兴起,具有无需耦合剂、无需对是件表面进行处理等优点,因此被广泛应用在高温、高速等恶劣环境中.文中设计研制了一种洛伦兹力型的lamb波电磁超声换能器,对lamb波的频散特性进行分析,并对电磁超声换能器进行了二维有限元建模和仿真分析.对设计的电磁超声换能器进行激励测试,结果表明,设计的电磁超声换能器具有较好的模态选择性,能在铝板中激励出lamb波.建立电磁超声lamb波换能器二维有限元仿真，对永磁铁和永磁铁的磁通量在边缘处最大，距离边缘处越远磁场逐渐减弱，且在中心处磁场方向垂直向下，边缘处磁场方向接近水平，1mm铝板上下表面的磁通量在边缘处相差较大，远离边缘处相差不大。求解铝板上表面一点处的洛伦兹力密度大小，洛伦兹力密度大小基本成正弦。电磁超声二维有限元模型的建立为研究电磁超声lamb波换能器的优化设计方法奠定理论基础。