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作者：沈柿强;陆铭慧;程树云;胡克;胡宇;
单位：南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室;
摘要：针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题，提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器，采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明：单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁通密度是单磁体和传统排列磁体的2.32倍和1.54倍，具有上下层不同大小的双层Halbach阵列磁体在体积减小37%的情况下还能提升10%的最大垂直磁通密度。同时采用正交试验对换能器参数进行研究，仿真结果表明：线圈直径、同层线圈间距和双层线圈间距对回波幅值的影响显著，背板厚度和背板到线圈距离的影响则不显著，并通过实验验证正交实验结果的准确性。研究结果表明，优化后的具有双层Halbach阵列磁体的换能器激励横波的幅值相比传统单磁体、传统排列磁体和单层Halbach磁体分别提高122%、55%和10%，信噪比分别提高7.7、4.6、1.2 dB，实验和仿真两者有很好的验证效果。
关键词：电磁超声横波换能器;双层Halbach阵列;正交试验;优化设计;换能效率
