1. Calculation of ultrasonic fields radiated in a ferromagnetic medium by an EMAT of arbitrary bias field driven by a current of arbitrary intensity
- Author
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Clémence Rouge, Alain Lhémery, H. Walaszek, C Aristégui, Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M), École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEntre Technique des Industries Mécaniques (CETIM), CEntre Technique des Industries Mécaniques - Cetim (FRANCE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,010302 applied physics ,Physics ,business.industry ,Acoustics ,Magnetostriction ,01 natural sciences ,Magnetic field ,symbols.namesake ,Wavelength ,Classical mechanics ,Magnet ,Nondestructive testing ,0103 physical sciences ,symbols ,Ultrasonic sensor ,business ,010301 acoustics ,Electromagnetic acoustic transducer ,Lorentz force - Abstract
Conference of 40th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, QNDE 2013, Incorporating the 10th International Conference on Barkhausen and Micro-Magnetics, ICBM 2013 ; Conference Date: 21 July 2013 Through 26 July 2013; Conference Code:105840; International audience; ElectroMagnetic Acoustic Transducers (EMATs) are contactless transducers generating ultrasonic waves in conductive media, notably shear horizontal and torsional waves (in plates and pipes, respectively), possibly in hostile environments. In a ferromagnetic part, the elastic strain and the magnetic field couple through magnetostriction phenomena, so that a magnetostriction and magnetization forces add up to the Lorentz force created in any conductive medium. Here, a model is proposed to predict these forces for an arbitrary bias field due to the EMAT permanent magnet and whatever the current intensity in its electric circuit, whereas the usual assumption of high bias field and low intensity current leads to important model simplifications. To handle the nonlinear behavior of all the three forces when the usual assumption cannot be made, forces are expressed in the time domain. In particular, magnetostriction force generates waves at several harmonic frequencies of the driving current frequency. Forces are then transformed into equivalent surface stresses readily usable as source terms in existing models of ultrasonic radiation, under the assumption that ultrasonic wavelengths are much longer than force penetration depths, (which is generally true in NDT applications of EMATs). Force spectra computed in various EMAT configurations are compared for illustration.
- Published
- 2014