為了提高電磁超聲換能器的換能效率，采用大功率高頻激勵源來驅動，電磁超聲蘭姆波無損探傷測試研究。通過Aigtek功率放大器進行放大以用于驅動激勵傳感器，然后通過數據采集卡接收波形信號，通過考慮Lamb波兩種基頻模態下的頻散特征，對Lamb波時域模型進行嚴格推導，得到了不隨傳播時間變化的耦合項，該項可以用于模態區分。

超聲蘭姆波探傷的基本原理：

電磁超聲蘭姆波是依據電磁感應原理進行缺陷檢測。功率放大器驅動換能器，通過超聲換能器的永磁鐵及交流線圈產生偏置磁場，在金屬板內形成洛倫茲力產生機械振動，形成貫穿板厚的超聲波。接收是激勵的一個逆過程，接收線圈在質點振動切割磁感線時感應出電動勢，若存在缺陷，信號回波會發生變化，因此通過接收信號的變化便可進行判斷和定位。超聲蘭姆波激發原理：

電磁超聲蘭姆波換能器的載流線圈有回折形線圈和螺旋形線圈兩種形式，當線圈內部通入高頻交變電流并置放在水平或垂直靜態磁場時，換能器下方的被測金屬板表面就會產生高頻振動，當金屬板厚度小于或等于二分之一波長時，該高頻振動就會以蘭姆波的形式傳播出去。質點振動方向與金屬板內部的受力方向一致，對于非鐵磁性金屬板來講由EMAT產生的洛倫茲力方向垂直于靜態磁場或者線圈電流方向。對于螺旋形線圈來說，洛倫茲力方向垂直于線圈的切線方向此時存在的問題是能量分散且方向性差，現有的蘭姆波EMAT線圈形式以回折形線圈為主。

根據電磁超聲換能器的結構參數，設計了一款信號發生器和功率放大器相結合的激勵電路，功率放大器介紹：

ATA-2000系列是一款理想的可放大交、直流信號的功率放大器。最大差分輸出1600Vp-p (±800V)高壓，可以驅動高壓型負載。電壓增益數控可調，一鍵保存常用設置，為您提供了方便簡潔的操作選擇，同時雙通道高壓放大器輸出還可同步調節，可與主流的信號發生器配套使用，實現信號的完美放大。

對信號放大器產生的信號進行激勵信號的處理，并對激勵線圈進行了阻抗匹配，磁鐵和激勵線圈的不同組合形式可以分別在鐵磁性和非鐵磁性金屬薄板中激發出蘭姆波，功率放大器能夠在金屬薄板中激發出高性能的蘭姆波并實現穩定接受，能夠實現對金屬薄板的無損探傷。

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰。Aigtek是國內專業從事測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業，一直專注于功率放大器、線束測試儀、計量校準源等測試儀器產品的研發與制造。
審核編輯：湯梓紅