题目：电磁超声探头的理论分析与实践

随着无损检测技术应用范围的不断拓展，超声检测技术也被应用于越来越多的新情况下，如对表面高温或易腐蚀对象、运动对象等的检测。传统的压电超声检测技术由于需要耦合剂进行耦合，因此很难满足以上特定条件下的检测要求。而电磁超声检测技术是通过电磁感应原理在试样中激发和接收超声波进行检测的方法，由于其非接触的特点，在高温、在线检测、运动试样检测等传统超声检测方法很难满足要求的环境中得到了广泛的应用，成为传统超声检测方法的必要补充。本文通过理论分析和具体实践的方法对电磁超声探头进行研究。首先，本文对电磁超声检测技术的原理进行了系统的理论分析。详细分析了电磁超声检测过程中能量的变化和传递过程，并在此基础上介绍了电磁超声探头的组成结构以及它与所激励超声波类型的对应关系。然后，建立了电磁超声探头的数学模型，包括电磁场模型和声场模型两个部分。在电磁场模型中，基于ANSYS有限元软件对电磁超声换能器产生的电磁场进行分析，计算得到洛仑兹力的大小和分布。基于时域有限差分法建立声场模型，以得到的洛仑兹力作为激励源代入模型，从而仿真试样中超声波信号的传播过程。在理论分析的基础上，设计了一套完整的电磁超声试验系统。整套系统包括电磁超声探头，激发电路和接收电路。通过函数发生器输出控制信号，由示波器察看检测结果，并对检测结果进行信号处理。最后，介绍了利用所设计的电磁超声系统进行的测厚试验。得到了与理论分析相一致的试验结果，取得了较高的测厚精度，证明了该电磁超声检测系统的可行性。并通过试验提出了系统优化的方法。