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本書介紹電磁超聲導波檢測缺陷識別、成像理論及其實現技術，主要包括方向性和可控性電磁超聲換能器、電磁超聲導波檢測信號走時提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個方面內容。全書共分5章。第1章介紹超聲導波成像技術研究現狀，第2章論述方向可控超聲導波換能器，第3章論述電磁超聲導波檢測信號走時提取方法，第4、5章論述電磁超聲導波成像方法。 本書的內容是作者近10年來在電磁超聲導波檢測理論方面不斷研究和實踐應用的總結，可供無損檢測相關技術人員參考，也可作為無損檢測人員的資格培訓和高等院校相關專業的參考教材。

電磁超聲導波理論與技術是近年興起的研究熱點，國內外學者通過大量卓有成效的工作，取得了顯著的理論成果并獲得了工程應用。本書系統論述了電磁超聲導波檢測缺陷識別、 量化及成像理論及其實現技術，主要包括方向性和可控性電磁超聲換能器、電磁超聲導波檢測信號走時提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個方面內容。本書是作者對電磁超聲導波成像檢測理論的系統梳理，并匯集了作者近10年的科研與技術應用成果，對于高校師生和從事無損檢測工程技術的工程人員極具參考價值。

前言

電磁超聲導波具有衰減小、傳播距離遠、聲場100%覆蓋構件厚度、易于調節導波模態、無需耦合介質等特點，可實現單端激勵、長距離檢測以及復雜結構和服役環境金屬構件的持續監測，其應用已拓展到石油、化工、汽車、航空航天、鐵路、輪船等行業，幾乎覆蓋人們生產生活所涉及的全部領域，尤其是對于服役環境無法直接接觸的場合，電磁超聲導波檢測更能夠發揮其獨特的優勢。隨著對金屬構件安全的要求日益嚴格，其檢測工程已不能滿足常規的判斷缺陷有無及獲得缺陷當量尺寸層面，缺陷定量描述必須向缺陷輪廓形狀描述、缺陷高精度成像、缺陷檢測結果可視化方向發展。本書介紹電磁超聲導波檢測缺陷識別、量化及成像理論及其實現技術，主要包括方向性和可靠性電磁超聲換能器、電磁超聲導波檢測信號走時提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個方面內容。本書的內容是作者近10年來在電磁超聲導波檢測理論方面不斷研究和實踐應用的總結，在相關技術的實施中，得到了中國石化、中國石油和中國海油等相關單位領導和工程技術人員的大力協助，使得該理論和技術在實踐中不斷完善，在此對他們表示衷心的感謝！第1章由黃松嶺教授執筆，第2．1節由王珅博士執筆，第2．2節、第3章和第5章由張宇博士執筆，第4章由魏爭博士執筆。在國外，電磁超聲導波檢測技術研究較早，有些技術至今仍壟斷著市場。隨著國內無損檢測需求的增長，我國的這項研究工作越來越得到重視，工業應用也越來越廣泛，希望本書的出版能為廣大的研究開發人員、高校師生和工程技術人員提供參考。書中不妥之處，敬請讀者批評指正。
作者于清華園2018年3月

黃松嶺（1970）清華大學電磁檢測與大型設備安全評估研究中心主任、教授、博士生導師，中國無損檢測學會常務理事，中國儀器儀表學會設備結構健康監測與預警分會常務理事。主要研究方向為結構健康監測與缺陷無損評估。負責完成了十多項國家重大科學儀器開發專項、863項目、國家科技支撐計劃項目、國家自然科學基金項目和企業重大產業化項目。發表論文300多篇，其中50多篇被SCI檢索，獲得省部級以上科技獎勵5項。出版教材、專著和大型工具書10余本。

目錄

第1章緒論

1．1引言

1．2超聲導波成像技術研究現狀

1．2．1電磁超聲換能器研究現狀

1．2．2超聲導波層析成像方法研究現狀

1．2．3超聲導波散射成像方法研究現狀

第2章方向性和可控性電磁超聲換能器

2．1用于鋁板層析成像的全向Lamb波EMAT

2．1．1單匝環形線圈EMAT收發全向Lamb波的完整模型

2．1．2基于COMSOL Multiphysics的EMAT有限元仿真

2．1．3螺旋形線圈EMAT的解析建模與計算

2．1．4回折形線圈EMAT的解析建模與計算

2．1．5全向模態可控Lamb波EMAT

2．1．6實驗驗證

2．2基于磁致伸縮的鋼板SH導波方向可控EMAT

2．2．1鐵磁材料的磁化和磁滯伸縮特性

2．2．2基于磁致伸縮機理EMAT的有限元分析方法

2．2．3SH導波EMAT的解析建模和計算

2．2．4鋼板SH導波及基于磁致伸縮的EMAT理論基礎

2．2．5鋼板SH導波方向可控EMAT結構設計

2．2．6鋼板SH導波方向可控EMAT性能實驗與驗證

第3章電磁超聲導波檢測信號走時提取方法

3.1時域混疊導波檢測信號EMD模態識別方法

3.1.1EMD模態識別方法原理

3.1.2EMD模態識別方法實驗驗證

3.2窄帶導波檢測信號時頻能量密度析出走時提取方法

3.2.1時頻能量密度析出走時提取方法原理與步驟

3.2.2時頻能量密度析出走時提取方法實驗驗證

3.2.3時頻能量密度析出走時提取方法靈敏度分析

3.3鋼板缺陷導波散射檢測信號模態識別與走時提取實驗驗證

第4章電磁超聲導波層析成像方法

4.1電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.1.1電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像基本原理

4.1.2改進的電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.1.3電磁超聲多模態直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.2電磁超聲彎曲射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.2.1基于BI的Lamb波試射RT算法

4.2.2改進的Lamb波試射RT算法

4.2.3基于試射RT的電磁超聲彎曲射線Lamb波跨孔層析成像方法

第5章電磁超聲導波散射成像方法

5．1定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法

5．1．1定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像模型

5．1．2定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法步驟

5．1．3鋼板規則輪廓缺陷導波散射成像實驗驗證

5．1．4鋼板復雜輪廓缺陷導波散射成像實驗驗證

5．2全向發射全向接收磁聲陣列結構優化及導波散射成像方法

5．2．1全向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像模型

5．2．2全向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法與步驟

5．2．3全向發射全向接收磁聲陣列結構優化方法

5．2．4鋼板規則輪廓缺陷導波散射成像及陣列調整實驗驗證

5．2．5鋼板復雜輪廓缺陷導波散射成像及陣列調整實驗驗證

參考文獻

目錄

第1章緒論

1．1引言

1．2超聲導波成像技術研究現狀

1．2．1電磁超聲換能器研究現狀

1．2．2超聲導波層析成像方法研究現狀

1．2．3超聲導波散射成像方法研究現狀

第2章方向性和可控性電磁超聲換能器

2．1用于鋁板層析成像的全向Lamb波EMAT

2．1．1單匝環形線圈EMAT收發全向Lamb波的完整模型

2．1．2基于COMSOL Multiphysics的EMAT有限元仿真

2．1．3螺旋形線圈EMAT的解析建模與計算

2．1．4回折形線圈EMAT的解析建模與計算

2．1．5全向模態可控Lamb波EMAT

2．1．6實驗驗證

2．2基于磁致伸縮的鋼板SH導波方向可控EMAT

2．2．1鐵磁材料的磁化和磁滯伸縮特性

2．2．2基于磁致伸縮機理EMAT的有限元分析方法

2．2．3SH導波EMAT的解析建模和計算

2．2．4鋼板SH導波及基于磁致伸縮的EMAT理論基礎

2．2．5鋼板SH導波方向可控EMAT結構設計

2．2．6鋼板SH導波方向可控EMAT性能實驗與驗證

第3章電磁超聲導波檢測信號走時提取方法

3.1時域混疊導波檢測信號EMD模態識別方法

3.1.1EMD模態識別方法原理

3.1.2EMD模態識別方法實驗驗證

3.2窄帶導波檢測信號時頻能量密度析出走時提取方法

3.2.1時頻能量密度析出走時提取方法原理與步驟

3.2.2時頻能量密度析出走時提取方法實驗驗證

3.2.3時頻能量密度析出走時提取方法靈敏度分析

3.3鋼板缺陷導波散射檢測信號模態識別與走時提取實驗驗證

第4章電磁超聲導波層析成像方法

4.1電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.1.1電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像基本原理

4.1.2改進的電磁超聲直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.1.3電磁超聲多模態直射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.2電磁超聲彎曲射線Lamb波跨孔層析成像方法

4.2.1基于BI的Lamb波試射RT算法

4.2.2改進的Lamb波試射RT算法

4.2.3基于試射RT的電磁超聲彎曲射線Lamb波跨孔層析成像方法

第5章電磁超聲導波散射成像方法

5．1定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法

5．1．1定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像模型

5．1．2定向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法步驟

5．1．3鋼板規則輪廓缺陷導波散射成像實驗驗證

5．1．4鋼板復雜輪廓缺陷導波散射成像實驗驗證

5．2全向發射全向接收磁聲陣列結構優化及導波散射成像方法

5．2．1全向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像模型

5．2．2全向發射全向接收磁聲陣列導波散射成像方法與步驟

5．2．3全向發射全向接收磁聲陣列結構優化方法

5．2．4鋼板規則輪廓缺陷導波散射成像及陣列調整實驗驗證

5．2．5鋼板復雜輪廓缺陷導波散射成像及陣列調整實驗驗證

參考文獻