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摘要
在铝合金板材激光电磁超声换能器(laser-electromagnetic acoustic transducer, Laser-EMAT)瑞利波(Rayleigh wave,RW)检测中，曲折线圈EMAT、线性线圈面内EMAT和线性线圈面外EMAT常被应用于接收超声波，但是这三类EMAT的接收性能和应用场合尚不明确。为此，首先建立铝合金激光-电磁超声(Laser-EMAT) RW检测过程的有限元模型，分析了三类EMAT配置形式对接收RW、横波和纵波等模式超声波能量的影响，其次研究了表面约束机制对RW幅值及其纯度的影响，探讨了三类EMAT的表面缺陷检测能力。最后制作了三类EMAT探头，进行了铝合金板材Laser-EMAT的RW检测实验，并分析了表面约束机制对三类EMAT接收的各模式超声波幅值和表面缺陷检测能力的影响。结果表明：与线性线圈面内EMAT相比，曲折线圈EMAT和线性线圈面外EMAT接收的RW纯度更高，更适合表面缺陷检测。线性线圈面内EMAT接收到的多模式超声波明显，更适合同时检测表面/内部缺陷。与无表面约束机制相比，采用表面约束机制可以将三类EMAT接收到的RW幅值增强2倍以上，其中对曲折线圈EMAT的RW幅值的增强作用最为明显，且与无表面约束机制的激光-线性线圈面内EMAT相比，含表面约束机制的激光-线性线圈面外EMAT可将接收的缺陷波(Defect wave, DW)幅值提高6倍以上。
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单位声场声信息国家重点实验室; 南昌航空大学; 中国科学院声学研究所
