●前言
第1章 超聲導波檢測原理 1
1.1 超聲導波基本概念 1
1.1.1 相速度與群速度 1
1.1.2 導波特性 2
1.1.3 波結構 3
1.2 超聲導波傳播特性 3
1.2.1 板中的超聲導波 3
1.2.2 管道中的超聲導波 7
1.3 超聲導波無損檢測方法 13
1.3.1 自發自收法 13
1.3.2 一發一收法 14
1.3.3 激勵信號 15
參考文獻 16
第2章 電磁聲傳感器工作原理與結構設計 17
2.1 電磁聲傳感器工作原理 17
2.1.1 洛倫茲力機理 19
2.1.2 磁致伸縮機理 20
2.2 電磁聲傳感器結構配置 24
2.2.1 磁鐵 24
2.2.2 線圈 26
2.3 電磁聲傳感器優化設計 27
2.3.1 模態選擇 27
2.3.2 聲場分布 28
2.3.3 頻率響應特性 30
2.3.4 電磁聲傳感器的仿真建模 30
參考文獻 31
第3章 蘭姆波電磁聲傳感器的設計 32
3.1 A0模態電磁聲傳感器 32
3.1.1 傳感器結構 32
3.1.2 傳感器工作原理 33
3.1.3&emsp仿真 34
3.1.4 單一A0模態激勵與缺陷檢測 40
3.1.5 傳感器性能測試 41
3.1.6 傳感器結構參數優化 43
3.2 S0模態電磁聲傳感器 46
3.2.1 傳感器結構 46
3.2.2 傳感器工作原理 47
3.2.3 單一S0模態的激勵和接收 47
3.2.4 傳感器性能測試 48
3.2.5 傳感器結構參數優化 51
3.3 雙模態電磁聲傳感器 53
3.3.1 傳感器結構 53
3.3.2 傳感器工作原理 54
3.3.3 單一模態的激勵和接收 55
3.3.4 傳感器性能測試 57
3.3.5 缺陷檢測 58
3.4 A1模態電磁聲傳感器 63
3.4.1 傳感器結構 63
3.4.2 傳感器工作原理 64
3.4.3&emsp仿真 66
3.4.4 A1模態的激勵和接收 71
3.4.5 傳感器性能測試 72
參考文獻 74
第4章 水平剪切模態電磁聲傳感器的設計 75
4.1 平面螺線管陣列式磁致伸縮貼片傳感器 75
4.1.1 傳感器結構 75
4.1.2 傳感器工作原理 76
4.1.3 單一SH0模態的激勵和接收 76
4.1.4 傳感器性能測試 77
4.2 柔性印刷電路板陣列式磁致伸縮貼片傳感器 79
4.2.1 傳感器結構 79
4.2.2 傳感器工作原理 80
4.2.3 單一SH0模態的激勵和接收 81
4.2.4 傳感器性能測試 81
4.2.5 DT-SHMA-MPT的優化 83
4.3 周期格柵線圈電磁聲傳感器 88
4.3.1 傳感器結構 89
4.3.2 傳感器工作原理 89
4.3.3 單一SH0模態的激勵和接收 90
4.3.4 傳感器性能測試 90
4.3.5 PGC-EMAT的優化 92
4.4 全向型周向周期永磁鐵陣列式電磁聲傳感器 99
4.4.1 傳感器結構 99
4.4.2 傳感器工作原理 101
4.4.3&emsp仿真 102
4.4.4 單一SH0模態的激勵和接收 104
4.4.5 傳感器性能測試 105
參考文獻 107
第5章 磁集中器式電磁聲傳感器的設計 108
5.1 指向型磁集中器式電磁聲傳感器 108
5.1.1 D-MC-EMAT結構 108
5.1.2 D-MC-EMAT工作原理 109
5.1.3 D-MC-EMA仿真 110
5.1.4 單一S0模態的激勵與缺陷檢測 114
5.1.5 傳感器性能測試 117
5.1.6 D-MC-EMAT的優化 118
5.2 全向型磁集中器式電磁聲傳感器 121
5.2.1 OD-MC-EMAT結構 122
5.2.2 OD-MC-EMAT工作原理 123
5.2.3 OD-MC-EMA仿真 123
5.2.4 單一S0模態的激勵與缺陷檢測 128
5.2.5 傳感器性能測試 130
5.2.6 OD-MC-EMAT的優化 131
5.3 模態可調磁集中器式電磁聲傳感器 134
5.3.1 MT-MC-EMAT結構 134
5.3.2 MT-MC-EMAT工作原理 136
5.3.3 MT-MC-EMA仿真 137
5.3.4 單一S0模態與單一A0模態激勵 143
5.3.5 傳感器性能測試 144
5.3.6 MT-MC-EMAT的優化 147
5.4 變角度磁集中器式A1模態電磁聲傳感器 151
5.4.1 變角度磁集中器式A1模態電磁聲傳感器結構 151
5.4.2 變角度磁集中器式A1模態電磁聲傳感器工作原理 152
5.4.3 變角度磁集中器式A1模態電磁聲傳感仿真 153
5.4.4 A1模態的激勵和接收 157
5.4.5 傳感器性能測試 158
參考文獻 159
第6章 管中導波電磁聲傳感器的設計 160
6.1 扭轉模態磁致伸縮傳感器 160
6.1.1 扭轉模態MPT陣列結構 160
6.1.2 扭轉模態MPT陣列工作原理 161
6.1.3 扭轉模態MPT陣列的優化 161
6.1.4 單一T(0,1)模態激勵與缺陷檢測 163
6.1.5 頻率響應特性 165
6.1.6 傳感器結構參數優化 166
6.2 縱向模態磁致伸縮傳感器 169
6.2.1 縱向模態MPT陣列結構 170
6.2.2 縱向模態MPT陣列工作原理 170
6.2.3 縱向模態MPT陣列的優化 171
6.2.4 單一L(0,2)模態激勵與缺陷檢測 173
6.2.5 頻率響應特性 174
6.2.6 傳感器結構參數優化 175
6.3 表面波電磁聲傳感器 176
6.3.1 表面波檢測原理 177
6.3.2 柔性磁鐵表面波電磁聲傳感器結構 177
6.3.3 柔性磁鐵表面波電磁聲傳感器工作原理 178
6.3.4 柔性磁鐵表面波電磁聲傳感器結構優化 178
6.3.5 柔性磁鐵表面波電磁聲傳感器性能測試 179
6.3.6 柔性磁鐵表面波電磁聲傳感器性能分析 181
參考文獻 190
第7章 基於電磁聲傳感器陣列的金屬板中缺陷成像檢測 191
7.1 基於電磁聲傳感器陣列的概率損傷定位成像 191
7.1.1 概率損傷成像原理 191
7.1.2 缺陷成像實驗 194
7.1.3 基於多種典型損傷因子的成像結果 195
7.2 基於電磁聲傳感器陣列的圓弧成像 200
7.2.1 圓弧成像原理 200
7.2.2 數據融合方法 201
7.2.3 缺陷成像實驗 203
7.2.4 原始檢測信號處理 204
7.2.5 板中缺陷成像定位檢測 205
7.3 基於電磁聲傳感器陣列的橢圓成像 207
7.3.1 橢圓成像原理 207
7.3.2 缺陷成像實驗 208
7.3.3 板中缺陷的定位檢測成像結果 209
7.4 基於電磁聲傳感器陣列的雙曲線成像 212
7.4.1 雙曲線成像原理 212
7.4.2 板中缺陷成像定位檢測 213
7.5 基於電磁聲傳感器陣列的復合成像 214
7.5.1 復合成像算法 214
7.5.2 波包分離技術 215
7.5.3 板中缺陷成像定位檢測 217
7.6 基於電磁聲傳感器陣列的時間反轉方法 219
7.6.1 時間反轉過程 219
7.6.2 蘭姆波時間反轉聚焦和重構模型 220
7.6.3 時間反轉聚焦和重構特性實驗驗證 222
7.6.4 基於時間反轉方法的橢圓成像 225
7.6.5 基於時間反轉方法的概率損傷成像算法 229
參考文獻 233
第8章 基於MPT陣列的復合材料板中缺陷成像檢測 235
8.1 OSHM-EMAT 235
8.1.1 OSHM-EMAT結構與工作原理 235
8.1.2 OSHM-EMAT頻率響應特性 236
8.1.3 SH0模態的激勵和接收 237
8.1.4 OSHM-EMAT聲場分布 238
8.1.5 提離距離影響 239
8.2 雙匝OSHM-MPT設計 240
8.2.1 雙匝OSHM-MPT結構 240
8.2.2 雙匝OSHM-MPT工作原理 242
8.2.3 雙匝OSHM-MPT頻率響應特性 242
8.2.4 SH0模態的激勵和接收 244
8.2.5 雙匝OSHM-MPT聲場指向性 246
8.2.6 雙匝OSHM-MPT結構優化 246
8.3 雙匝OSHM-MPT陣列復合材料板中缺陷RAPID成像 249
8.3.1 復合材料板中缺陷檢測實驗設置 249
8.3.2 RAPID成像繫數 250
8.3.3 RAPID成像差異繫數計算 252
8.3.4 RAPID中陣列概率值分布 253
8.3.5 RAPID缺陷成像結果及分析 254
8.3.6 RAPID成像閾值選取 258
8.4 雙匝OSHM-MPT陣列復合材料板中缺陷橢圓成像 260
8.4.1 橢圓成像實驗設置 261
8.4.2 同一尺寸不同位置的模擬缺陷成像 261
8.4.3 不同尺寸不同位置的模擬缺陷成像 264
8.4.4 基於通用閾值的成像結果 268
8.4.5 復合材料板中缺陷的橢圓成像 270
參考文獻 272

本書稿主要內容涉及超聲導波電磁聲傳感器的設計及應用兩大部分，分為超聲導波檢測原理，EMAT工作原理與結構設計，應用於管道檢測的EMAT設計，應用於平板Lamb波檢測的EMAT設計，水平剪切模態的EMAT設計，磁集中器式EMAT設計，共6個章節。