电磁超声传感器与电磁超声非接触测量（原书第2版）

　　本书介绍了电磁超声方法和技术及其在物理学研究和工业检测中的应用-对于电磁超声的非接触特性给予了特别的重视。本书首先论述了非接触式超声测量对于无损评价的重要意义、电磁超声检测技术发展简史和电磁超声共振（EMAR）技术的优势；然后分4个部分介绍了电磁超声传感器（EMAT）及电磁超声检测技术的原理和应用：第壹部分介绍了EMAT的换能机制、各种实用EMAT的结构形式和实用制作方法；第二部分介绍了基于EMAT的电磁超声共振（EMAR）技术-及如何用于声速和声衰减的精确测量；第三部分介绍了如何利用这些电磁超声技术在材料物理研究方面进行创新-如位错运动的原位监测、各向异性弹性常数的测定、压电材料的性能表征、超声共振显微术以及材料的声学非线性超声评价等；第四部分介绍了这些电磁超声技术在各种工业领域的应用-如钢板织构的在线监控、表面硬化层深度测量、钢中平均晶粒尺寸测量、各种工件（钢轨、钢管、过盈装配的组件、焊缝、螺栓）中的残余应力或工作应力测量、金属材料疲劳剩余寿命评估、腐蚀缺陷检测和蠕变损伤检测等-*后还介绍了一些电磁超声技术的现场应用。 本书内容丰富-涉及面广。著述注重理论联系实际-概念清楚、系统性强-公式推导简洁-理论分析适度-且深入浅出、易于理解。 本书可供无损检测工程技术人员、材料科学与工程科研人员以及大专院校、科研院所有关师生参考。

暂缺《电磁超声传感器与电磁超声非接触测量（原书第2版）》作者简介

译者序

原书第2版前言

原书第1版前言



第1章 引言：非接触超声测量

11 接触式和非接触式超声测量

12 电磁超声技术（EMAT）发展简史

13 电磁超声共振——EMAR





第一部分 电磁超声技术进展




第2章 耦合机理

21 背景

22 激励机理

221 控制方程

222 动态磁场

223 洛伦兹力

224 磁化力

225 磁致伸缩力

23 接收机理

24 与实际测量对比

241 SH板波

242 剪切波


第3章 实用电磁超声传感器

31 体波电磁超声传感器

32 线材和管棒材纵模导波电磁超声传感器

33 PPM型电磁超声传感器

34 沿管材轴向传播的扭转模态导波电磁超声传感器

35 回折线圈SH波电磁超声传感器

36 线性调频脉冲压缩SH波电磁超声传感器

37 轴向剪切波电磁超声传感器

38 螺栓头中的共振型SH波电磁超声传感器

39 瑞利波电磁超声传感器

310 线聚焦和点聚焦电磁超声传感器

311 拘束型扭转模态电磁超声传感器

312 高温测量用电磁超声传感器

313 用于压电材料的天线式激励技术

第4章 电磁超声传感器制作简介

41 线圈

42 磁体

43 阻抗匹配

431 L型匹配网络

432 电压升压比

433 例1：回折线圈电磁超声传感器

434 例2：螺旋线圈体波电磁超声传感器





第二部分 EMATEMAR 共振谱




第5章 EMAR频谱响应原理

51 共振测厚

52 用模拟式超外差方法测频谱

53 共振频率和相位角的确定方法


第6章 自由衰减法测量衰减和内耗

61 衰减测量的难点

62 超声衰减的分离

63 衰减系数的测量

64 衍射损耗的修正

641 EMAT体波辐射的衍射现象

642 共振态下的修正

65 与常规技术的比较





第三部分 声学物理研究



第7章 位错运动的原位监测

71 低频下位错衰减模型

72 铜的弹塑性变形

73 铝中点缺陷向位错扩散

731 应力作用下的点缺陷扩散

732 点缺陷扩散的激活能

74 铝锌合金弹性变形后的位错衰减

75 铝的回复与再结晶


第8章 先进材料的弹性常数和内耗

81 EMAR共振超声频谱的模态控制

811 模态识别的难点

812 模态选择原理

82 Cij和Q-1ij的反演运算

83 单晶铜

84 金属基复合材料（SiCf Ti6Al4V）

841 测量各向异性复合材料Cij的难点

842 正交叠层复合材料和单向复合材料

843 室温下的Cij和Q-1ij

844 微观力学模型

845 单根SiC纤维的弹性常数

846 高温EMAR

85 钛在hcpbcc相变过程中的高温弹性常数

86 莲藕型泡沫多孔铜

87 镍基高温合金

88 薄膜

881 薄膜的各向异性

882 层状复合板的厚度共振

883 层状复合长方体形试样的自由谐振

884 NiP 非晶合金薄膜

89 高温下压电材料共振测量

891 硅酸镓镧（La3Ga5SiO14）

892 α型石英

893 氮化镓中载流子的声子辅助跃迁传导


第9章 共振超声显微术

91 局部弹性刚度

92 激振器的隔离

93 振动分析

94 杨氏模量成像

95 便携式杨氏模量检测仪


第10章 显微组织演变非线性超声表征

101 非线性弹性

102 二次谐波激励

103 共线式三波相互作用

104 非线性超声共振谱





第四部分 工业应用





第11章 钢板织构在线监控

111 多晶金属的织构

112 织构与声速各向异性的数学表达式

113 取向分布系数ODCs与r值之间的关系

114 采用磁致伸缩型电磁超声传感器在线监控


第12章 声弹法应力测量

121 高阶弹性

122 固体的声弹性响应

123 双折射声弹性

124 EMAR实际应力测量

1241 铁路钢轨轴向应力

1242 钢管中的弯曲应力

1243 过盈装配圆盘中的残余应力

1244 焊缝中的残余应力

1245 薄板中的二维应力场

125 螺栓轴向应力测量

1251 沿螺栓传播的剪切波声弹性

1252 纵波 剪切波组合声速比

1253 螺栓头中的SH波共振


第13章 感应硬化层深度测量

131 表面层改性的探测

132 轴向剪切波共振

133 线性扰动模式

134 反演评估硬化层深度


第14章 缺陷检测和腐蚀检测

141 输气管线检测

1411 PPM型EMAT线扫描检测技术

1412 SH模态的色散关系

1413 测量结果解读

142 SH模态在斜坡型缺陷边缘的全反射

143 沿管子方向的扭转模态导波缺陷检测

144 线聚焦和点聚焦EMAT检测背面缺陷

1441 线聚焦EMAT检测槽状缺陷

1442 点聚焦EMAT检测背面缺陷


第15章 钢中平均晶粒尺寸的测量

151 晶粒对超声波的散射

152 四次幂定律

153 钢材试样与晶粒大小分布

154 晶粒尺寸评价


第16章 金属材料疲劳剩余寿命评估

161 疲劳与超声测量

162 铜的单向拉伸疲劳

163 低碳钢旋转弯曲疲劳

1631 试样准备与测量方法

1632 衰减峰

1633 非线性峰

1634 显微组织观察

1635 第1次非线性峰的产生机理

1636 衰减峰的形成机理及第2次非线性峰的形成机理

1637 间断式疲劳对测量的影响

164 低碳钢拉-压式疲劳


第17章 蠕变损伤检测

171 金属的老化

172 蠕变与位错衰减

173 常见的衰减峰


第18章 电磁超声检测技术的现场应用

181 电磁超声检测技术现场应用方面值得纪念的工作

182 火车轮裂纹检测

183 火车轮残余应力

184 高温钢材测量

1841 高温下声速的变化

1842 厚板连续铸造时的凝固壳厚度测量

185 热态无缝钢管壁厚测量

186 热交换器管腐蚀检测

187 在线焊接检验

1871 相控阵SH波EMAT

1872 激光EMAT集成检测系统


参考文献