铁磁材料电磁超声检测数值模拟方法及应用研究-硕士毕业论文

硕士学位论文铁磁材料电磁超声检测数值模拟方法及应用研究申请人：学科专业：力学指导教师： 年 月摘 要论文题目：铁磁材料电磁超声检测数值模拟方法及应用研究学科专业：力学申请人：指导教师：摘 要电磁超声无损检测技术由于无需耦合剂、检测速度快及可以灵活产生各种波形等优点而被应用于众多领域。电磁超声将传统超声检测技术的应用扩展到高温、高速和在线检测等领域。然而由于电磁超声换能器(EMAT Electromagnetic Acoustic Transducer)的电声转换效率低及本身的复杂性，限制了其在实际工程中的广泛应用。目前，对磁性材料电磁超声无损检测的研究主要采用实验方法。由于数值模拟不仅有助于更好理解电磁超声无损检测的机理及特性，而且可为探头的优化设计和缺陷的定量分析提供手段，开发有效的磁性材料电磁超声数值模拟程序很有必要。针对以上背景，本论文主要研究铁磁性材料电磁超声无损检测技术相关的数值模拟方法、程序和应用。主要研究内容包括：首先基于电磁场理论和波动方程建立铁磁材料电磁超声无损检测的数值计算方法，并开发相应的数值模拟程序；其次搭建电磁超声实验系统并进行实验，通过与实验结果比较验证数值模拟程序；最后，研究了EMAT对钢板减薄检测的有效性。具体内容包括：（1）以麦克斯韦方程为理论基础，基于等效磁极化法建立了铁磁材料内部磁场强度和磁导率分布的数值计算方法，并开发了相应的数值模拟程序。采用该数值模拟程序分别计算了EMAT中两种常见永久磁体作用下的强磁性材料内部磁场及相对磁导率分布。（2）外加非均匀偏置磁场作用下，铁磁材料内部的磁导率随位置的变化而不同。基于已有的Ar法瞬态涡流场计算程序，建立了分布磁导率条件下的铁磁材料内部涡流分布的数值计算程序，并研究了相对磁导率对涡流分布的影响。（3）对于铁磁材料而言，由于外加静态偏置磁场和涡流场的相互作用，铁磁材料表现出与非磁性材料不同的性质，即存在磁化效应和磁致伸缩效应。对于铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟，本研究不仅考虑了洛伦兹力，而且还考虑了磁化体力和磁致伸缩体力的影响。具体推导了磁化体力和磁致伸缩体力的计算公式，并开发了相应的数值计算程序。（4）建立了基于有限元理论，考虑洛伦兹力、磁化体力和磁致伸缩体力的电磁超声超声场数值模拟方法和程序。最后通过与实验结果进行比较验证了数值模拟程序的正确性。（5）搭建了电磁超声实验系统，并进行相关的实验研究，将电磁超声无损检测技术应用于铁磁材料检测中。针对碳素钢板减薄问题，采用横波垂直入射的模型，研究电磁超声技术对不同减薄厚度的检测能力。关 键 词：电磁超声；无损检测；有限元法；数值模拟；铁磁材料论文类型：应用基础 本研究得到国家磁约束聚变项目（GB113005），国家自然科学基金（51277139, 11021202)及国家973项目（2011CB610303）资助IABSTRACT Title: Development and Application of Numerical Simulation Method for EMAT of Ferromagnetic Materials Specialty:MechanicsApplicant:Haiqiang ZhouSupervisor:Prof. Zhenmao ChenABSTRACTDue to features of no physical contact between transducer and test-piece, fast detection speed, and various wave patterns, the Electromagnetic Acoustic Testing was applied in many industrial fields. It can not only improve the inspection efficiency but also can extend the application area of UT to the fields of high temperature, high speed and on-line inspection. However, due to the complicity of Electromagnetic Acoustic Transducer(EMAT) and its low energy transition efficiency, there are still several problems for its broad application in engineering. At present, studies on the EMAT are mainly by means of experiment for ferromagnetic material. As the numerical simulation technique can not only help to have a better understand on the mechanism and property evaluation of the EMAT, but also can provide a useful tool for the transducers optimization design and the defects sizing. To developed numerical simulation method for EMAT of ferromagnetic material and structures is very important.Based on this background, this thesis focus on the development of a simulation method and the corresponding numerical code for the EMAT of ferromagnetic material. The major works include establishment of the numerical simulation method and development of the corresponding numerical code for ferromagnetic materials based on the static electromagnetic field theory and the wave equations, validation of the numerical method through conducting EMAT experiments and comparing the experimental results with simulated ones, application of EMAT to wall thinning detection of ferromagnetic plate. The detailed research work and major results are as follows:(1) Based on the theory of Maxwells equations and Equivalent Magnetic Polarization Method(EMPM), a numerical simulation method for calculating magnetic field and permeability in the ferromagnetic material was established. As example, the distributions of the magnetic field and the relative permeability were calculated for plate specimen with two typical permanent magnets structures of EMAT. (2) Considering the non-uniform bias magnetic field, the relative permeability is also not uniform in the inspection target specimen of ferromagnetic material. In view of this, The ECT code of Ar method was upgraded to treat the distributed permeability, which is predicted with the equivalent polarization code. By using the developed code, the influence of the permeability on the eddy current was studied.(3) For ferromagnetic materials, because of the effects of the bias magnetic field and the eddy current, not only the Lorentz force, but also the magnetization force and the magnetostrictive force can be generated. Magnetization effect and magnetostrictive effect play a very important role to generate ultrasonic wave of EMAT. The calculation method and the numerical simulation code to deal with the magnetization force and the magnetostriction force were established.(4) Based on the finite element method, a numerical simulation method was developed for simulation of the ultrasonic wave in ferromagnetic material due to all the Lorentz force, the magnetization force and magnetostrictive force. The developed EMAT code was validated verified by comparing its results with the experimental results obtained with a home made EMAT system. (5) To extend the application of EMAT to the wall thinning of a ferromagnetic plate, a shear wave EMAT probe of vertical incidence type was developed and is used to detect the wall thinning of 20 mm thick carbon steel plate. Both the experimental and numerical results reveal that EMAT method is very suitable for the detection of wall thinning of ferromagnetic material.KEY WORDS: Electromagnetic Acoustic Testing; Nondestructive Evaluation; FEM; Numerical Simulation Method; Ferromagnetic Materials TYPE OF THESIS: Application Fundamentals*This study is supported by National Magnetic Confinement Fusion Program of China (Grant.GB113005), the Natural Science Foundation of China (Grant No. 51277139, 11021202) and the National Basic Research Program of China (Grant No.2011CB610303)VII目 录目 录1 绪 论11.1 研究背景及意义11.2 铁磁材料无损检测的研究现状11.2.1 铁磁材料无损检测方法概述11.2.2 电磁超声无损检测技术概述21.3 电磁超声无损检测的研究现状31.4 论文研究目标及内容框架52 电磁超声无损检测基本理论62.1 电磁超声无损检测的基本原理62.2 电磁超声数值模拟的电磁场基本理论方法72.2.1 基于等效磁极化法的磁性介质静态磁场数值计算方法72.2.2 基于Ar法和棱边元的涡流场计算方法102.2.3 磁化效应162.2.4 磁致伸缩效应162.3 超声波的有限元数值模拟方法172.3.1 二维超声波的有限元数值模拟方法182.3.2 三维超声波的有限元数值模拟方法213 铁磁材料电磁超声无损检测的数值模拟253.1 铁磁材料内部磁场的数值计算253.1.1 数值模拟程序的开发253.1.2 磁场和相对磁导率的计算263.2 铁磁材料涡流场和洛伦兹力的数值计算283.2.1 数值计算方法的建立283.2.2 数值计算实例293.3 磁化体力及磁致伸缩体力计算333.3.1 磁化体力计算333.3.2 磁致伸缩体力计算343.4 电磁超声检出信号数值计算方法393.5 铁磁材料电磁超声二维有限元数值模拟403.5.1 铁磁材料电磁超声数值模拟程序的开发403.5.2 数值计算实例403.6 铁磁材料电磁超声三维有限元数值模拟443.6.1 数值计算模型的建立443.6.2 数值计算结果及分析443.7 本章小结464 铁磁材料电磁超声无损检测的实验研究474.1 电磁超声无损检测实验系统474.2 电磁超声换能器的设计484.2.1 偏置磁场设计484.2.2 激励线圈设计494.3 铁磁材料电磁超声实验结果494.4 铁磁材料电磁超声数值模拟程序的实验验证514.5 本章小结525 电磁超声技术在碳素钢板减薄上的应用535.1碳素钢板减薄的电磁超声数值模拟研究535.1.1 数值计算模型的建立535.1.2 数值计算结果535.2碳素钢板减薄的电磁超声实验研究555.3 本章小结576 总结与展望586.1 主要工作和结论586.2 研究工作展望59参考文献60致 谢63攻读学位期间获得的研究成果64声明CONTENTSCONTENTS1 Preface11.1 Research background and motivation11.2 Research status of ferromagnetic material inspection11.2.1 Introduction of NDT for ferromagnetic materials11.2.2 Introduction of EMAT technique21.3 Research status of EMAT technique31.4 Objectives and main works52 Basic theories and methods of EMAT62.1 Basic principles of EMAT62.2 Numerical simulation methods of electromagnetic field in EMAT72.2.1 Numerical calculation of magnetic field based on EMPM72.2.2 Ar method and FEM in numerical simulation of eddy current102.2.3 Magnetization162.2.4 Magnetostriction162.3 Numerical simulation for ultrasonic wave based on FEM172.3.1 Two-dimensional FEM simulation method of ultrasonic wave182.3.2 Three-dimensional FEM simulation method of ultrasonic wave213 Numerical simulation of ferromagnetic materials of EMAT253.1 Calculation of magnetic field in ferromagnetic materials253.1.1 Development of numerical simulation code253.1.2 Calculation of magnetic field and relative permeability363.2 Calculation of eddy current and Lorentz force in ferromagnetic materials283.2.1 Establishment of numerical model283.2.2 Examples of numerical simulation293.3 Calculation of magnetization force and magnetostriction force333.3.1 Magnetization force333.3.2 Magnetostriction force343.4 Numerical calculation of pickup signal for EMAT393.5 2D numerical simulation of EMAT for ferromagnetic materials403.5.1 Development of numerical simulation code403.5.2 Examples of numerical simulation403.6 3D numerical simulation of EMAT for ferromagnetic materials443.6.1 Establishment of numerical model443.6.2 Numerical results and analysis443.7 Summaries464 Experiment research of EMAT for ferromagnetic materials474.1 Experiment system of EMAT474.2 Design of EMAT484.2.1 Design of magnetic field484.2.2 Design of exciting coil494.3 Experiment results of EMAT for ferromagnetic materials494.4 Verification of numerical code of EMAT by experiment514.5 Summaries525 The application of EMAT in reduction inspection of carbon steel535.1 Numerical simulation results of reduction in carbon steel535.1.1 Establishment of numerical model535.1.2 Numerical results535.2 Experiment results of reduction in carbon steel555.3 Summaries576 Conclusions and prospects586.1 Conclusions586.2 Prospects59References60Acknowledgements63Achievements64Declaration1 绪 论1 绪 论1.1 研究背景及意义 碳素钢是指含碳量小于2.11%，并且含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳素钢是工业中使用最早、用量最大的基本材料，为近代工业的飞速发展做了不可磨灭的贡献。目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重约80%左右，且在日益增加。世界各国在努力增加碳素钢产量的同时，也非常注意改进其质量，扩大品种和使用范围。碳素钢由于具有良好的强度、硬度、塑性和韧性，且价格低廉，已被广泛用于工业生产的各个领域。每年大量的碳素钢用于火车轨道中，轨道是火车运行中的重要承载部件。然而随着火车的不断提速，轨道的磨损和缺陷日益严重，火车运行的安全性越来越引起人们的关注；核电站的反应堆容器、蒸汽发生器的水循环容器和传热管和发电机等主要部件都会大量用到碳素钢。核电站对安全运行的要求非常高，这些部件能否安全运行起着关键性的作用。随着工业和人们生活水平的提高，燃料和物质的消耗越来越多，依赖管道运输的程度也越来越大。由于管道运输的显著特点，近年来正不断地扩大规模，主要采用碳素钢。随着其建设规模的扩大，管线在役时间的增长，管道事故也在不断增加，管道安全问题引起了人们越来越多的关注和重视。碳素钢由于腐蚀、磨损以及外加载荷等原因造成材料内部或表面出现裂纹或局部减薄等缺陷，严重影响结构及设备的安全运行，甚至会引发事故，造成人身财产损失。因此，为了确保碳素钢结构或设备的安全运行，对碳素钢进行安全检测和可靠性评估是非常有必要的。1.2 铁磁材料无损检测的研究现状1.2.1 铁磁材料无损检测方法概述所谓无损检测，就是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或损伤，并给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息。尽管无损检测技术并非一种生产技术，它已经成为工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反应了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。目前对铁磁材料的无损检测方法主要有：漏磁检测、射线检测和超声检测等。1) 漏磁检测漏磁检测是通过永磁体将被检试件磁化到接近磁饱和状态，再检测试件内部缺陷引起的漏磁通。漏磁检测由于需要对被检试件进行磁化，且在检测结束之后需要对被检试件进行退磁，检测效率比较低，而且漏磁检测只能检测材料表面及压表面缺陷，对于平行于表面的裂纹难以检测。2) 射线检测射线检测是利用X射线或射线来穿透试件，并采用胶片作为信息记录器材的无损检测方法。而射线检测由于对环境有污染、对人体有危害、检测成本较高、对较厚的材料难以检测等缺点，严重影响其在工业生产中的应用。3) 超声检测传统超声检测由于需要耦合剂，需要对被检试件表面预处理，检测效率低，且难以实现高温，高速和在线检测。与其他检测方法相比，电磁超声技术由于不需耦合剂，不需要对被检试件进行预处理，可以灵活产生各种波形，可以实现在线检测等特点而越来越受到人们的青睐。作为较新的一种无损检测方法，电磁超声的优势已被人们逐步认识，并在生产和生活中发挥着越来越重要的作用。1.2.2 电磁超声无损检测技术概述电磁超声(EMA Electromagnetic Acoustic)技术在国际上是从60年代末开始崛起的，70年代中后期开始迅速发展，经过近50年的发展，EMA技术已逐步进入了工业应用阶段。电磁超声与传统压电超声同属于超声范畴，与传统压电超声相比，其本质区别在于换能器的不同。传统压电超声换能器是靠压电晶片的压电效应发射和接收超身波，其能量转换是在晶片上进行的。而电磁超声换能器(EMAT Electromagnetic Acoustic Transducer)是靠电磁效应发射和接收超声波的，其能量转换则是在被测工件表面的趋肤层内直接进行的。与传统超声相比，EMAT具有明显的优势，主要表现为以下几个方面：1) 无需耦合剂：EMAT的能量转换是靠电磁效应在工件表面直接进行的，因此，在被检工件和EMAT之间无需耦合剂，避免了探头的磨损，降低了对被检对象表面质量要求，还拓宽了其应用场合。2) 可以灵活产生各种波形：在检测过程中，EMAT在满足一定的激发条件时，通过改变激励信号的频率可以产生不同辐射角的声束。因此，EMAT在不变换换能器的情况下，可以实现波模式的自由选择。3) 对被检工件表面平整度要求低：EMAT在检测时无需与试件接触就可以产生超声波。因此，在检测前无需对试件表面进行预处理，即使是较粗糙的表面也可以直接进行检测。4) 检测速度快，可以实现在线检测：由于EMAT无需耦合剂，可运用于在线检测，大大提高检测效率。根据电磁超声无损检测的特点，电磁超声技术的主要应用领域有：1) 金属材料厚度测量金属材料厚度的测量是无损检测领域中一个重要组成部分 王新平电磁超声技术在无损检测中的应用J中国学术期刊网, 2004,26(6): 275-279.。电磁超声技术通过在被测导体中激发超声波，超声波遇到声阻抗不同的介质时发生反射，利用涡流线圈来接收反射波，最后通过计算超声波在物体中的传播时间，就可以计算出被测物体的厚度。2) 高温高压管道的在线检测由于电磁超声无损检测具有无需耦合剂，可以在复杂恶劣的环境下正常的工作，可以实现在线检测等特点。因此，电磁超声技术广泛应用于高温高压管道的检测。3) 残余应力的测量固体中应力的存在将会影响超声波的传播速度，反之测量出固体中声速的变化就可以确定应力状态。在应力测量的各种超声波中，应用最广泛的是水平方向偏振的剪切波，即SH波。通过调整EMAT中磁场的方向，能方便地产生各种应力状态的所需的SH波，这些都为EMAT在残余应力的检测提供了有利的条件 罗瑞灵，陈立功，刘毅萍电磁超声换能器在残余应力超声测量中的应用J无损检测，1998，20(11)：316-319.。电磁超声技术在无损检测领域中起步相对较晚，但发展非常迅速。它的出现改变了过去高温被测物体无法在线测量的状况。它的优势已被人们充分认识，并将在生产、生活中发挥着重要作用。1.3 电磁超声无损检测的研究现状目前国内外对EMA的研究主要包括：检测信号数值建模、EMAT探头的设计和优化、EMAT信号处理以及EMAT的工程应用等3 张勇，陈强，孙振国等用于无损检测的电磁超声换能器研究进展J无损检测，2004，26(6)：275-279.：1) 检测信号数值建模EMAT的数值建模过程是对EMAT发射和接收超声波物理过程的认识。准确的模型有利于对EMAT工作过程的分析，并指导系统的优化设计。EMAT涉及电磁场、电动力学、弹性动力学和超声学等多种理论。Kawashima Kawashima K. Theory and Numerical Calculation of The Acoustic Field Produced in Metal by an Electromagnetic Acoustic TransducerJ. J. Acoust. Soc. Am. 1976, 60(5):1089-1099., Kawashima K. Quantitative Calculation and Measurement of Longitudinal and Transverse Ultrasonic Wave Pulses in SolidJ. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. 1984,31(2):83-94.对EMAT在非铁磁材料中产生的声场进行了理论推导，并对EMAT在铝快中产生体波的过程进行了仿真；Ludwig Ludwig R, Palanisamy R. Numerical Simulations of an Electromagnetic Acoustic Transducer - Receiver System for NDT ApplicationsJ. IEEE Transactions on magnetics. 1993, 29(3): 2081-2088. 建立了一套多级EMAT数值模拟方法，将电磁超声分为五个基本部分(磁场，涡流场，洛伦兹力场，超声场，信号接收)独立求解，详细仿真了脉冲超声波的传播和接收过程；Kaltenbacher Kaltenbacher M, Lerch R, Landes H et al. Computer optimization of electromagnetic acoustic transducersJ. Proceedings of the IEEE Ultrasonics Symposium, New York:1998, 1029-1034., Kaltenbacher M, Ettinger K, Lerch R. Finite Element Analysis of Coupled Electromagetic Acoustic SystemsJ. IEEE Transactions on magnetics, 1999, 35(3): 1610-1613.利用有限元和边界元混合计算方法对EMAT发射和接收超声波的过程进行了二维的计算机数值仿真，并研制出专用仿真软件CAPA；Lerch Lerch R, Kaltenbacher M, Landes H, et al. Advanced Modeling of magnetomechanical transducers and their sound fieldsJ. IEEE Ultrasonics Symposium, 2000: 747758.提出通过有限元、边界元以及多重网格法对电磁超声换能器进行模拟，显著提高有限元的分析性能和计算效率；国内对电磁超声换能器建模的研究相对较少。裴翠祥 裴翠祥，陈振茂电磁超声的数值模拟J无损检测，2008，30(9):603-607建立了基于退化磁矢位法和有限元的电磁超声数值模拟分析方法，并开发了相应的数值计算程序，研究了不同激励探头下超声波的传播；任晓可 任晓可，李键电磁超声无损检测技术的ANSYS仿真研究电子测量技术2008,31(7):27-34利用有限元软件ANSYS对电磁超声无损检测技术进行了研究，并分析了缺陷对导体表面磁流密度，磁感应强度和涡流的影响；黄松岭 Zhang YS, Huang SL. Study on the Lift-off Effect on EMAT. 17th World Conference on Nondestructive. Shanghai, China, 20008:25-28.利用ANSOFT软件对EMAT进行建模，分析了不同提离对EMAT换能效率的影响；王淑娟 王淑娟，康磊，李智超等电磁超声换能器三维有限元分析及优化设计中国电机工程学报2009，29(30):128-128.利用有限元软件对EMAT进行了三维有限元建模，分析了不同参数对EMAT换能效率的影响。2) EMAT探头的设计和优化与传统压电式换能器相比，EMAT的输出信号较弱、换能效率较低，为了改善EMAT的性能，研究者们主要通过建立数学模型和进行大量的实验两种方法对EMAT进行优化设计。通过对EMAT装置的优化设计可以极大地提高其换能效率，同时也可以缩短实验周期，降低实验成本。国外研究人员对EMAT的优化工作做了大量的探索和设计。Hirao Hirao M, Ogi HEMATs for Science and industryM. KluwerAcadenic Publishers, 2003. 对EMAT进行了详细的研究，并在其文章中描述了EMAT的实际参数；Dhayalan Dhayalan R, Krishnan Balasubramaniam, Krishnamurthy CV et al. Numerical Simulation of Pulsed Meander Coil EMATJ. Review of Quantitative Nondestructive Evaluation, 2010, 29: 972-979.通过数值模拟对折线形激励线圈做了详细的研究，分析了其可能产生的各种波模，并与实验结果进行了对比；Ogi Ogi H, Hirao M. Line-focusing of ultrasonic SV wave by electromagnetic acoustic transducerJ. J. Acoust. Soc. Am. 1998,103(5):2411-2415, Ogi H, Hirao M, Ohtani T. Line-Focusing Electromagnetic Acoustic Transducers for Detection of Slit DefectsJ. IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control,1999,46(2),341-346通过调整折线型线圈间距使垂直剪切波汇聚成一条直线并沿特定方向传播，进而加强了超声波传播的指向性，首次提出了电磁超声聚焦原理；美国专利US5503020中介绍了一种用于EMAT的多层印刷电路板(PCB板)的设计方法，降低了线圈导体电阻，并有效地控制了提离变化的影响 Mandracchia EA, Bay HM. ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC TRANSDUCERP. United States Patent, 1996, US 5503020；Mirkhani Mirkhani K, Chaggares C, Masterson C, et al. Optimal design of EMAT transmittersJ. NDT&E international, 2004,37:181-193.通过数值模拟对EMAT进行优化，并认为当永磁体的尺寸是线圈的1.2倍时其换能效率最高；Jafari-Shapoorabadi Jafari-Shapoorabadi R, Sinclair AN, Improved finite element mothod for EMAT analysis and designJ. IEEE Tran Magnetics, 2001, 37(4): 28212823.通过数值模拟给出了提离对超声波振幅的影响；Thomas Thomas S, Obayya SSA, Taneja R, et al. A Coupled Electromagnetic and Mechanical Analysis of Electromagnetic Acoustic TransducersJ. International Jouranl for Computation methods in Engineering Science and Mechanics, 2009, 10:124-133.通过数值模拟的方法，对提离、线圈尺寸、激励频率等参数对EMAT的影响进行了研究；Murayama Murayama R. Driving Mechanism on Magnetostrictive Type EMAT for Symmetrical Vertical-Mode Lamb and for Shear Horizontal-Mode Plate WaveJ.Ultrasonics. 1996, (34): 729736.- Murayama R. Study of Driving Mechanism on Electromagnetic Acoustic Transducer for Lamb Wave Using Magnetostrictive Effect and Application in Drawability Evaluation of Thin Steel SheetsJ. Ultrasonics. 1999, 37: 3138., Murayama R, Makiyama S, Kodama M, et al. Development of an Ultrasonic Inspection Robot Using and Electromagnetic Acoustic Transducer for a Lamb Wave and an SH-plate WaveJ. Ultrasonics. 2004, 42: 825829- Murayama R, Mizutani K. Conventional Electromagnetic Acoustic Transducer Development for Optimum Lamb Wave ModesJ. Ultrasonics. 2002, 40: 491495通过实验对铁磁性材料中激发板波的过程进行了大量研究，并提出了新的换能器结构。国内对电磁超声无损检测的研究起步比较晚，对EMAT的优化主要有以下几个方面。康磊基 康磊，王淑娟，崔国富用于电磁超声检测系统的带宽匹配电路的设计J仪表技术与传感器，2007, 4：50-52.于传输线理论设计了电磁超声带宽匹配电路，进而改善了电路系统的性能来增加接收信号的强度；黄凤英 黄凤英，周正干静态偏置磁场对电磁超声换能器灵敏度的影响J机械工程学报，2011，47(10): 1-6利用ANSYS分析了永久磁体对EMAT灵敏度的影响；叶平 叶平，陈先中，魏任之. 表面波电磁声传感器的研究J. 仪表技术与传感器，1997，4:10-12.采用折线型线圈研究了表面波EMAT的工作原理；王淑娟13利用有限元软件对EMAT参数进行了优化和设计。3) EMAT信号处理EMAT信噪比较低，对噪声十分敏感，仅从结构上优化往往很难达到满意效果，对接收信号的处理也是EMAT系统设计中必不可少的环节。信号处理可以有效地从噪声中提取出有用的信息，进一步减小了噪声。目前，对EMAT接收信号处理的研究主要集中在提取回波峰值信息和超声波声场成像两方面。采用EMAT实验装置，Legendre介绍了两种基于小波变换对Lamb波进行分析的方法 Legendre s, Massicotte D, Goyette J, et al. Wavelet-transform-based method of analysis for lamb-wave ultrsonic NDE signalsJ. IEEE Trans. On Instrumentation and Measurement, 2000, 49(3): 524-530.，并在小波分离出有用信息的基础上，运用神经网络对EMAT接收信号进行分类 Legendre s, Massicotte D, Goyette J, et al. Neural classification of lamb wave ultrasonic weld testing signals using wavelet coefficientJ. IEEE Trans. On Instrumentation and Measurement, 2001, 50(3): 672-678，实现了焊缝的电磁超声自动检测。Hutchins Hutchins DA, Kramer SM, Saleh C. SAFT Processing of Noncontact Ultrasonic NED DataJ. Ultrasonics Symposium, 1989: 661-664.采用合成孔径聚焦技术(SAFT)对检测信息进行处理并成像，同时对常用SAFT法做了修正，更适用于EMAT的信号处理。Sples Sples M, Hubschen G, Batra NK, et al. Numerical Simulation of 3D SH-wave Field Fenerated in Anisotropic Mat