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感应式磁声无损检测技术

2019-06-03 10:35:10 来源:中国检测网 网络转载 阅读:

超声与电磁检测技术是目前技术最成熟、发展最迅速、应用最广泛的工业无损检测方法。
 
通过将超声与电磁检测融合在一起,形成了基于多物理场耦合的感应式磁声(Magnetoacoustic Tomography with Magnetic Induction, MAT-MI)无损检测技术,可充分发挥超声和电磁检测的优势,提供有关被测件及其缺陷更为丰富的信息。
 
 
与常规检测方法不同的是,MAT-MI不仅能检测出缺陷的几何形态和位置,而且能够对被测试件及其缺陷进行“功能性”成像,获得试件内部的电导率分布情况,从而及时、准确地发现缺陷并对其进行定位,尤其适用于对金属板材的快速、大面积的非接触性检测。
 
生物领域感应式磁声成像技术
 
2005年,美国明尼苏达大学HE等将磁感应技术和超声断层扫描成像技术进行融合,提出了一种新型的生物功能性成像方法———感应式磁声成像技术。该技术通过静磁场和脉冲交变磁场同时对成像目标进行电磁激励,利用超声换能器采集由被测组织所产生的磁声信号,对磁声信号进行分析计算,便可用于重建生物组织内部的电导率分布。该技术兼具生物电阻抗成像的高对比度和超声断层扫描成像的高空间分辨率(理论分辨率可达0.3mm)的优势,可避免屏蔽效应,在乳腺癌筛查以及肝功能成像等领域的可行性已得到了验证。
 
1.成像原理
 
图1 MAT-MI成像原理示意
 
将待测生物组织置于均匀分布的静磁场中,在环形线圈中通入脉冲激励电流,使其在组织内部产生一个与静磁场方向平行的时变磁场,进而在组织内部感应出与激励电流同频率的涡流。同时,在静磁场的作用下,感应涡流在组织内部产生频率相同的洛伦兹力,从而引起待测组织内部带电粒子的周期性局部振动,并以超声波的形式向外传播,形成磁声信号。利用超声换能器在组织周围采集磁声信号并转换成声压信号,再对其进行放大、滤波和存储等处理后,即可重建出反映生物组织生理功能变化的电导率分布图。
 
 
2.正问题的研究现状
 
MAT-MI正问题是指在已知组织电磁特性的前提下,根据静磁场、脉冲交变磁场以及边界条件进行多物理场的耦合,获得组织表面的初始声压分布。
 
图2 MAT-MI正问题流程图
 
正问题可分为电磁场正问题和声场正问题两部分:前者由感应涡流与静磁场相互作用,引起生物组织内部带电粒子的周期性局部振动,形成振动声源;后者由振动声源形成包含电磁特性信息的磁声信号并向外传播,从而引起组织内部声压的变化。
 
电磁场正问题
 

关键词:超声与电磁检测,无损检测

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