基于EMAT非线性频率调制共振方法的铜/铝层压材料界面脱层无损检测

《Journal of Manufacturing and Materials Processing》：Non-Contact Delamination Detection of Cu/Al Clad Sheets Using Electromagnetic Acoustic Resonance with Nonlinear Frequency Modulation Excitation

　　

摘要

准确、高效地检测铜/铝层压钢板中的界面脱层，对于评估多层金属结构的结合质量至关重要。本研究提出了一种基于电磁声学换能器（EMAT）的非线性频率调制（NLFM）共振方法，用于铜/铝层压带材的无损脱层表征。研究实施并验证了两层共振频率模型，通过理论分析、有限元模拟和EMAT实验进行验证，结果显示三种方法之间具有良好的吻合度。为了克服传统频率扫描方法采集时间较长的问题，本研究提出了一种包含频率相关预强调的NLFM激励波形，实现了在目标共振频率范围内的宽带激励和优化的能量分布。与线性频率调制（LFM）相比，所提出的NLFM方法在共振幅度增强、带外能量泄漏减少以及信噪比（SNR）提升方面表现更优。本研究进一步开发了一种基于NLFM的B扫描检测方法，利用铜/铝层压钢板中的人工T型槽缺陷进行脱层检测。该方法成功识别了宽度为1.5–9.5 mm的缺陷，通过共振频率变化进行检测。所检测到的缺陷分布与实际缺陷尺寸吻合良好，证明了NLFM共振分析在多层金属结构中实现非接触、高灵敏度脱层检测的能力。