Beschreibung
Elektromagnetisch-akustische Transformation (EMAT) ermöglicht die berührungslose Anregung von akustischen Wellen verschiedener Typen mit unterschiedlicher Polarisation im Prüfobjekt. Die moderne Elementbasis ermöglicht die Herstellung von Prüfgeräten und Dickenmessgeräten, die EMAT verwenden und mit einem Arbeitsspalt von bis zu 10 mm arbeiten. D.h. Farbe, Kunststoff, Schmutz, Luft und andere leitfähige Medien mit einer Dicke von bis zu 10 mm können zwischen der Oberfläche des Prüfobjekts und der Sensoroberfläche angebracht werden. In diesem Fall bildet sich die Schallwelle direkt im Prüfobjekt und wird nicht durch das Kontaktmedium verzerrt. Der Mechanismus der Entstehung mechanischer Schwingungen aus elektrischen Schwingungen bei EMAT lässt sich in drei Komponenten unterteilen: Magnetostriktion, Lorentz-Wechselwirkung und magnetische Wechselwirkung. In den meisten Fällen wird EMAT mittels der Lorentz-Kraft für die Prüfung von Stahlerzeugnissen eingesetzt.
Funktionsprinzip des EMAT
Die schematische Darstellung des EMA-Wandlers ist in der Abbildung zu sehen. Der Wandler besteht aus einem Permanentmagneten und einem Wechselstromleiter. Der Wechselstrom I fließt durch den Leiter und erzeugt ein magnetisches Wechselfeld B, das den Prüfling durchdringt und in ihm wiederum Wirbelströme erzeugt. Die Richtung der geladenen Teilchen, die die Wirbelströme Ie erzeugen, ist der Richtung des Stroms im Leiter entgegengesetzt. Der Permanentmagnet erzeugt ein konstantes Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche des Prüfobjekts. Geladene Teilchen, die sich im Magnetfeld bewegen, werden von der Lorentzkraft F beeinflusst, die entlang der Oberfläche des Prüfobjekts gerichtet ist. Die Lorentzkraft bewirkt eine gewisse mechanische Verschiebung des Wirbelstromgebiets, das den Ursprung der akustischen Welle darstellt.
Die wichtigsten Vorteile der EMAT-Technologie im Vergleich zur herkömmlichen Ultraschallprüfung
- Fehlen der Kontaktflüssigkeit, die für den Betrieb der piezoelektrischen Wandler so wichtig ist
- Es ist keine Vorbereitung der Oberfläche, wie z. B. Reinigen und Schleifen, erforderlich
- EMA-Wandler sind unempfindlich gegenüber dem Neigungswinkel des Schallwandlers im Verhältnis zur Eingangsfläche der Schallwelle. Nur der Signalpegel ändert sich mit der Neigung des Schallkopfes, die Richtung der Welle und damit das Timing der Echos ist unabhängig von der Neigung des Schallkopfes
- Der Abstand zwischen der Oberfläche des Sensors und der Oberfläche des Prüfobjekts kann bis zu 10 mm betragen
- Die akustische Welle beginnt, sich direkt auf der Oberfläche des Prüfobjekts auszubreiten, wobei das Medium zwischen dem Wandler und dem Prüfobjekt umgangen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Welle im Medium nicht verzerrt wird
- Die EMA-Technologie ermöglicht die Bildung verschiedener Arten von Wellen mit unterschiedlichen Polarisationen. Dazu gehören Lamb-Wellen, Rayleigh-Wellen, Transversalwellen mit horizontaler, vertikaler und radialer Polarisation sowie Longitudinalwellen
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