EMAT技术

波浪模式

EMAT能够产生超声波测试中使用的所有波形模式，包括一些传统压电传感器非常困难或不切实际的模式。下表提供了不同应用的波型和技术的简要指南。

1 为实用目的只限于EMAT的生成
2 特别适合用EMAT生成。

正常（零度）光束

特征

• 传播方向。垂直于入口壁。
• 传感器配置。脉冲回波（发射机=接收机）或音调捕捉（发射机≠接收机）。
• 波模式。剪切波、水平波和纵波，频率范围从500KHz到10MHz。而EMAT可以产生0度的剪切波和纵波，剪切（水平）波更容易产生。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• 厚度测量
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 瑕疵检测，如，夹杂物、脱层和脱胶。
• 声速测量。
• 滚动方向识别。
• 各向异性和应力测量。
• 节点测量。
• 螺栓载荷测量。

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式。从线圈到工件的实际工作距离（离卷）通常在0-3mm之间。根据材料、设备和检测类型的不同，可以实现更大的距离（在实验室环境下可达10mm）。适用于自动化和高温环境。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。
• 即使探头面与工件不平行，也能保持读数。线圈/传感器角度的唯一限制来自于信号的损失，因此根据应用情况，线圈/传感器可以与工件成30º的角度，但仍能获得良好的信号。
• 能够产生剪切波能量（水平剪切波）。剪切波的速度约为纵波的一半，提供了更好的时间分辨率（对于墙壁旁边的缺陷尤其重要）。剪切波也是能够检测完全垂直于声音方向的缺陷，并且比纵波的衰减小。
• 当使用Racetrack或Butterfly类型的线圈时，能够选择极化方向（见射频线圈部分）。
• 由于EMAT的定义不能使用延迟线（或水柱），所以有一个约4µs的死区（相当于约6mm的材料）。
• 当存在平行墙时，可以依靠墙体的第2次反弹来进行检测，从而规避这个死区。

角度光束(包括相控阵)

特征

• 传播方向。与入口墙成一定角度。
• 传感器配置。脉冲回波或音调捕捉，包括相控阵。
• 波模式。水平剪切波和垂直剪切波，角度从10º到80º，频率从500KHz到10MHz。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• 缺陷检测。
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 检测氢气损伤和点蚀。
• 重壁（>0.5"或13mm）的奥氏体焊缝检查。
• 焊接时检查焊缝（如埋弧焊）。
• 体积探伤。

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式（根据应用和频率，最高可达2.5mm的升空）。适用于自动化和高温环境。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。能够检查严重凹陷的表面。
• 虽然角束剪切垂直能量很容易在压电传感器（PZT）上使用折射角产生，但剪切水平角束不通过高密度耦合器，所以很难产生，被排除在需要扫描探头的应用中。
• 能量的极性（垂直与水平）是很重要的，因为当剪切波击中与极化方向平行的表面时，不会发生模式转换，因此剪切水平波特别适合于检测奥氏体焊缝和其他具有树枝状晶粒结构的材料。
• 在高达1,382ºF (750ºC)的温度下进行检查。

引导波

特征

• 传播方向。与入口壁平行，并在顶壁和底壁的边界内。限于约0.5"(13mm)板厚的内部探伤。
• 传感器配置。脉冲回波或音调捕捉。
• 波模式。90º的水平剪切波、Lamb波和Rayleigh波，频率范围从50KHz到10MHz。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• Weld inspection in thin plates (<0.5” or 13mm).
• 板材、管材和棒材的探伤。
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 材料特性表征（如声速测量）；

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式（根据应用频率和类型，最高可达到2.5mm的升空）。是自动化环境的理想选择。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。
• 能够对信号进行归一化处理，以实现自动和连续的自我校准。
• 对探头定位不太敏感。特别适合自动化焊接检测。
• 能够将能量集中在材料的外边界或中心，使其对表面或内部缺陷的敏感度更高或更低（如在焊缝检查中避免或忽略根部和冠部）。

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行业标准和质量规范

作为一种超声波技术，EMAT可用于满足ISO，AWS，API，MIL-STD和其他国际超声波测试标准。Innerspec技术公司已经部署了系统设计，以满足以下要求。

• API 5CT(ISO11960)和API 5L8用于管材和套管(OCTG)。
• 板材为EN10160。
• MIL-STD 2154，用于锻压金属的超声波检测。
• CGA C-20，用于高压缸。

一些EMAT超声波标准和规范中也特别提到了EMAT，包括以下ASTM指南。

• ASTM E1774-96《电磁声传感器（EMAT）标准指南》。
• ASTM E1816-96《使用电磁声传感器（EMAT）技术进行超声波检查的标准做法》。
• ASTM E1962-98 使用电磁声传感器（EMAT）技术进行超声波表面检测的标准测试方法。

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EMAT应用

电磁声传感器(EMAT)是一种超声无损检测(NDT)，无需接触或耦合。声音直接在传感器附近的材料中产生。这种无耦合的特点使电磁声学传感器在多个应用领域具有独特性。

正常（零度）光束

特征

• 传播方向。垂直于入口壁。
• 传感器配置。脉冲回波（发射机=接收机）或音调捕捉（发射机≠接收机）。
• 波模式。剪切波、水平波和纵波，频率范围从500KHz到10MHz。而EMAT可以产生0度的剪切波和纵波，剪切（水平）波更容易产生。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• 厚度测量
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 瑕疵检测，如，夹杂物、脱层和脱胶。
• 声速测量。
• 滚动方向识别。
• 各向异性和应力测量。
• 节点测量。
• 螺栓载荷测量。

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式。从线圈到工件的实际工作距离（离卷）通常在0-3mm之间。根据材料、设备和检测类型的不同，可以实现更大的距离（在实验室环境下可达10mm）。适用于自动化和高温环境。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。
• 即使探头面与工件不平行，也能保持读数。线圈/传感器角度的唯一限制来自于信号的损失，因此根据应用情况，线圈/传感器可以与工件成30º的角度，但仍能获得良好的信号。
• 能够产生剪切波能量（水平剪切波）。剪切波的速度约为纵波的一半，提供了更好的时间分辨率（对于墙壁旁边的缺陷尤其重要）。剪切波也是能够检测完全垂直于声音方向的缺陷，并且比纵波的衰减小。
• 当使用Racetrack或Butterfly类型的线圈时，能够选择极化方向（见射频线圈部分）。
• 由于EMAT的定义不能使用延迟线（或水柱），所以有一个约4µs的死区（相当于约6mm的材料）。
• 当存在平行墙时，可以依靠墙体的第2次反弹来进行检测，从而规避这个死区。

角度光束(包括相控阵)

特征

• 传播方向。与入口墙成一定角度。
• 传感器配置。脉冲回波或音调捕捉，包括相控阵。
• 波模式。水平剪切波和垂直剪切波，角度从10º到80º，频率从500KHz到10MHz。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• 缺陷检测。
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 检测氢气损伤和点蚀。
• 重壁（>0.5"或13mm）的奥氏体焊缝检查。
• 焊接时检查焊缝（如埋弧焊）。
• 体积探伤。

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式（根据应用和频率，最高可达2.5mm的升空）。适用于自动化和高温环境。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。能够检查严重凹陷的表面。
• 虽然角束剪切垂直能量很容易在压电传感器（PZT）上使用折射角产生，但剪切水平角束不通过高密度耦合器，所以很难产生，被排除在需要扫描探头的应用中。
• 能量的极性（垂直与水平）是很重要的，因为当剪切波击中与极化方向平行的表面时，不会发生模式转换，因此剪切水平波特别适合于检测奥氏体焊缝和其他具有树枝状晶粒结构的材料。
• 在高达1,382ºF (750ºC)的温度下进行检查。

引导波

特征

• 传播方向。与入口壁平行，并在顶壁和底壁的边界内。限于约0.5"(13mm)板厚的内部探伤。
• 传感器配置。脉冲回波或音调捕捉。
• 波模式。90º的水平剪切波、Lamb波和Rayleigh波，频率范围从50KHz到10MHz。
• 检查的材料。铁磁性和非铁磁性金属。

应用

• 薄板的焊接检查 (
• 板材、管材和棒材的探伤。
• 腐蚀和侵蚀测量；
• 材料特性表征（如声速测量）；

电磁声学传感器（EMAT）的独特性

• 干式和非接触式（根据应用频率和类型，最高可达到2.5mm的升空）。是自动化环境的理想选择。
• 不受表面条件（涂层、油、氧化物）的影响。
• 能够对信号进行归一化处理，以实现自动和连续的自我校准。
• 对探头定位不太敏感。特别适合自动化焊接检测。
• 能够将能量集中在材料的外边界或中心，使其对表面或内部缺陷的敏感度更高或更低（如在焊缝检查中避免或忽略根部和冠部）。

EMAT FAQ

什么是超声检测（UT）？

超声波测试是利用高频声波来检测缺陷，进行测量或定位固体物体的材料特性变化。由于其功能和可靠性，UT是发展最快的非破坏性测试技术之一。它是需要进行全面体积检测的关键应用的首选方法，特别是在只能接触到被检测对象的情况下。

压电换能器是如何产生超声波的？

压电晶体在电压的作用下会产生机械干扰（超声波）。这种超声波是从换能器进入物体进行检测的。因为超声波由于阻抗的不同，不容易在空气中传播，所以换能器需要对被检固体使用换能器和被检固体之间的液体。

超声波是如何用EMAT产生的？

EMAT或电磁声传感器由磁铁和线圈组成，依靠电磁声相互作用产生弹性波（超声波）。利用洛伦兹力和磁致伸缩，EMAT和金属测试表面相互作用，在材料内产生声波。被检测的材料是自己的换能器，不需要将EMAT与材料耦合，这是EMAT的优势之一。更多信息请参见EMAT技术。

用EMAT可以产生什么样的波和什么频率？

EMATs可以很容易地产生压电UT的任何波模式（瑞利波、蠕动波、垂直剪切波、纵向波）以及其他传统方法很难产生的波模式（水平剪切波、兰姆波）。此外，EMATs可以产生任何角度的剪切波，并通过简单地修改频率，使用相同的传感器从0º到90º扫描材料。在可用频率方面，Innerspec已经部署了从50KHz到12MHz的系统。

EMAT的优势是什么？

由于声音是在被检部位产生的，EMAT测试有几个独特的优势。

• 它不需要couplant（干检）。
• 它不受表面条件的影响。
• 它允许更容易地部署探头（对自动检测特别重要）。
• 它可以产生独特的波模式（即水平极化的剪切能量和羔羊波），这通常是压电传感器难以重现的。更多信息见EMAT技术。

水平极化剪切能是用来干什么的？

由于特定的粒子运动，水平偏振剪切能是对奥氏体焊缝和具有树枝状晶粒结构的材料（如不锈钢焊缝）进行超声检测的唯一实用手段。此外，作为导波或板波，水平剪切波充满了材料的厚度，并在换能器的一次通过中提供完整的、贯穿厚度的检测。

综上所述，EMAT应用什么好？

EMAT特别适用于实际的工业应用，在这些应用中，检测的速度和精度是最重要的，而且由于EMAT测试的优势，材料和过程的条件并不总是很理想。

哪些材料可以用EMAT进行检测？

EMAT适用于任何能导电的材料。总的来说，EMAT几乎适用于所有金属，但有些金属比其他金属更适合该技术。

为什么不更多地使用EMATs？

EMAT是一种相对较新的技术，许多潜在用户仍未探索。EMAT传感器还需要高功率和特定的电子设备，而这些设备并不普遍。随着工业界发现EMAT测试的优势，它的使用将推广到越来越多的应用中。

EMAT检查是否有标准？

在波的传播和对缺陷的反应方面，适用于传统UT的标准同样适用于EMAT。除此之外，EMAT检测还有公认的ASTM标准。参见EMAT技术。

EMAT设备贵吗？

由于EMAT需要更多的功率来产生超声波，所以EMAT仪器一般比压电式UT仪器更贵。然而，由于省去了耦合器的运送和处理，受工艺和材料条件的影响较小，在集成检测系统中，它们的成本效益明显更高。一般来说，集成EMAT系统通常与压电式UT系统价格相当或更低。

使用EMAT可以进行快速检测吗？

生产速度下的实时检测是EMAT最有趣的优势之一。目前，我们的焊缝检测系统运行速度为3m/s，一些应用的检测速度已经达到26m/s。

EMAT安全吗？

是的，该技术或设备都不存在健康风险。

EMAT传感器可以用于相控阵吗？

是的，EMAT传感器可以用于相控阵。Innerspec技术公司已经开发了几种相控阵应用于焊缝和大体积的检测。

EMAT系统是否难以使用？

我们设计我们的集成，无需经过任何特定的超声波培训，即可供生产线操作员使用。我们的便携式仪器与传统的UT系统类似，只有一些EMAT独有的特殊功能。

你们也卖EMAT传感器吗？

是的，Innerspec技术公司销售传感器，并具有为特定应用开发定制解决方案的研究能力。然而，重要的是要注意到，大多数EMAT传感器设计需要高功率的仪器，而这些仪器并不普遍。对于这些情况，我们也可以提供特定的仪器模块，以满足个人需求。

我有一个申请不在你们的产品清单上，我怎么知道你们能不能做？

联系我们，提供申请的详细信息。一旦我们收到这些信息，我们会立即通知您是否适合EMAT的申请。我们也可能会要求您发送样品来进行原理验证或可行性测试。除非需要特定的设备（如定制的传感器），Innerspec技术公司将完全免费进行初步测试。如果测试结果是肯定的，我们将为您提供一个完整的报价。一旦我们为您的应用报价，最终的系统将和我们现有的产品一样，有100%的性能保证。

你们在全球范围内销售设备吗？

我们的大多数系统都可以通过我们的办事处和经销商网络在全球范围内获得，尽管有一些限制。请与我们联系，询问您所在国家的供货情况。

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