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本書介紹電磁超聲導(dǎo)波檢測缺陷識(shí)別、成像理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要包括方向性和可控性電磁超聲換能器、電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個(gè)方面內(nèi)容。全書共分5章。第1章介紹超聲導(dǎo)波成像技術(shù)研究現(xiàn)狀，第2章論述方向可控超聲導(dǎo)波換能器，第3章論述電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法，第4、5章論述電磁超聲導(dǎo)波成像方法。 本書的內(nèi)容是作者近10年來在電磁超聲導(dǎo)波檢測理論方面不斷研究和實(shí)踐應(yīng)用的總結(jié)，可供無損檢測相關(guān)技術(shù)人員參考，也可作為無損檢測人員的資格培訓(xùn)和高等院校相關(guān)專業(yè)的參考教材。

電磁超聲導(dǎo)波理論與技術(shù)是近年興起的研究熱點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)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(yīng)用。本書系統(tǒng)論述了電磁超聲導(dǎo)波檢測缺陷識(shí)別、 量化及成像理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要包括方向性和可控性電磁超聲換能器、電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個(gè)方面內(nèi)容。本書是作者對電磁超聲導(dǎo)波成像檢測理論的系統(tǒng)梳理，并匯集了作者近10年的科研與技術(shù)應(yīng)用成果，對于高校師生和從事無損檢測工程技術(shù)的工程人員極具參考價(jià)值。

前言

電磁超聲導(dǎo)波具有衰減小、傳播距離遠(yuǎn)、聲場100%覆蓋構(gòu)件厚度、易于調(diào)節(jié)導(dǎo)波模態(tài)、無需耦合介質(zhì)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)單端激勵(lì)、長距離檢測以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)和服役環(huán)境金屬構(gòu)件的持續(xù)監(jiān)測，其應(yīng)用已拓展到石油、化工、汽車、航空航天、鐵路、輪船等行業(yè)，幾乎覆蓋人們生產(chǎn)生活所涉及的全部領(lǐng)域，尤其是對于服役環(huán)境無法直接接觸的場合，電磁超聲導(dǎo)波檢測更能夠發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢。隨著對金屬構(gòu)件安全的要求日益嚴(yán)格，其檢測工程已不能滿足常規(guī)的判斷缺陷有無及獲得缺陷當(dāng)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(jié)果可視化方向發(fā)展。本書介紹電磁超聲導(dǎo)波檢測缺陷識(shí)別、量化及成像理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要包括方向性和可靠性電磁超聲換能器、電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法、層析成像方法、散射成像方法等幾個(gè)方面內(nèi)容。本書的內(nèi)容是作者近10年來在電磁超聲導(dǎo)波檢測理論方面不斷研究和實(shí)踐應(yīng)用的總結(jié)，在相關(guān)技術(shù)的實(shí)施中，得到了中國石化、中國石油和中國海油等相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員的大力協(xié)助，使得該理論和技術(shù)在實(shí)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(zhí)筆，第2．1節(jié)由王珅博士執(zhí)筆，第2．2節(jié)、第3章和第5章由張宇博士執(zhí)筆，第4章由魏爭博士執(zhí)筆。在國外，電磁超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)研究較早，有些技術(shù)至今仍壟斷著市場。隨著國內(nèi)無損檢測需求的增長，我國的這項(xiàng)研究工作越來越得到重視，工業(yè)應(yīng)用也越來越廣泛，希望本書的出版能為廣大的研究開發(fā)人員、高校師生和工程技術(shù)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(xué)電磁檢測與大型設(shè)備安全評估研究中心主任、教授、博士生導(dǎo)師，中國無損檢測學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國儀器儀表學(xué)會(huì)設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與預(yù)警分會(huì)常務(wù)理事。主要研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與缺陷無損評估。負(fù)責(zé)完成了十多項(xiàng)國家重大科學(xué)儀器開發(fā)專項(xiàng)、863項(xiàng)目、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和企業(yè)重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。發(fā)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(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)。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(dǎo)波成像技術(shù)研究現(xiàn)狀

1．2．1電磁超聲換能器研究現(xiàn)狀

1．2．2超聲導(dǎo)波層析成像方法研究現(xiàn)狀

1．2．3超聲導(dǎo)波散射成像方法研究現(xiàn)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(huán)形線圈EMAT收發(fā)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(jì)算

2．1．4回折形線圈EMAT的解析建模與計(jì)算

2．1．5全向模態(tài)可控Lamb波EMAT

2．1．6實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2．2基于磁致伸縮的鋼板SH導(dǎo)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(jī)理EMAT的有限元分析方法

2．2．3SH導(dǎo)波EMAT的解析建模和計(jì)算

2．2．4鋼板SH導(dǎo)波及基于磁致伸縮的EMAT理論基礎(chǔ)

2．2．5鋼板SH導(dǎo)波方向可控EMAT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．2．6鋼板SH導(dǎo)波方向可控EMAT性能實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

第3章電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法

3.1時(shí)域混疊導(dǎo)波檢測信號EMD模態(tài)識(shí)別方法

3.1.1EMD模態(tài)識(shí)別方法原理

3.1.2EMD模態(tài)識(shí)別方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.2窄帶導(dǎo)波檢測信號時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法

3.2.1時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法原理與步驟

3.2.2時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.2.3時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法靈敏度分析

3.3鋼板缺陷導(dǎo)波散射檢測信號模態(tài)識(shí)別與走時(shí)提取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

第4章電磁超聲導(dǎo)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(jìn)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(tài)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(jìn)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(dǎo)波散射成像方法

5．1定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法

5．1．1定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像模型

5．1．2定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法步驟

5．1．3鋼板規(guī)則輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．1．4鋼板復(fù)雜輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．2全向發(fā)射全向接收磁聲陣列結(jié)構(gòu)優(yōu)化及導(dǎo)波散射成像方法

5．2．1全向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像模型

5．2．2全向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法與步驟

5．2．3全向發(fā)射全向接收磁聲陣列結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

5．2．4鋼板規(guī)則輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像及陣列調(diào)整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．2．5鋼板復(fù)雜輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像及陣列調(diào)整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

參考文獻(xiàn)

目錄

第1章緒論

1．1引言

1．2超聲導(dǎo)波成像技術(shù)研究現(xiàn)狀

1．2．1電磁超聲換能器研究現(xiàn)狀

1．2．2超聲導(dǎo)波層析成像方法研究現(xiàn)狀

1．2．3超聲導(dǎo)波散射成像方法研究現(xiàn)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(huán)形線圈EMAT收發(fā)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(jì)算

2．1．4回折形線圈EMAT的解析建模與計(jì)算

2．1．5全向模態(tài)可控Lamb波EMAT

2．1．6實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2．2基于磁致伸縮的鋼板SH導(dǎo)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(jī)理EMAT的有限元分析方法

2．2．3SH導(dǎo)波EMAT的解析建模和計(jì)算

2．2．4鋼板SH導(dǎo)波及基于磁致伸縮的EMAT理論基礎(chǔ)

2．2．5鋼板SH導(dǎo)波方向可控EMAT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．2．6鋼板SH導(dǎo)波方向可控EMAT性能實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

第3章電磁超聲導(dǎo)波檢測信號走時(shí)提取方法

3.1時(shí)域混疊導(dǎo)波檢測信號EMD模態(tài)識(shí)別方法

3.1.1EMD模態(tài)識(shí)別方法原理

3.1.2EMD模態(tài)識(shí)別方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.2窄帶導(dǎo)波檢測信號時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法

3.2.1時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法原理與步驟

3.2.2時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.2.3時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法靈敏度分析

3.3鋼板缺陷導(dǎo)波散射檢測信號模態(tài)識(shí)別與走時(shí)提取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

第4章電磁超聲導(dǎo)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(jìn)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(tài)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(jìn)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(dǎo)波散射成像方法

5．1定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法

5．1．1定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像模型

5．1．2定向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法步驟

5．1．3鋼板規(guī)則輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．1．4鋼板復(fù)雜輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．2全向發(fā)射全向接收磁聲陣列結(jié)構(gòu)優(yōu)化及導(dǎo)波散射成像方法

5．2．1全向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像模型

5．2．2全向發(fā)射全向接收磁聲陣列導(dǎo)波散射成像方法與步驟

5．2．3全向發(fā)射全向接收磁聲陣列結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

5．2．4鋼板規(guī)則輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像及陣列調(diào)整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5．2．5鋼板復(fù)雜輪廓缺陷導(dǎo)波散射成像及陣列調(diào)整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

參考文獻(xiàn)