激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,而后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明：当被测试件缺陷尺寸不同时,差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。     

电磁层析成像技术在刹车盘缺陷检测中的应用

针对列车刹车盘缺陷检测的实际需求,提出采用电磁层析成像技术(electromagnetic tomography,EMT)对刹车盘进行缺陷检测,检测得到的数据经过图像重建后对缺陷的位置、形状和大小等分布信息进行显示。根据列车刹车盘的结构特点,设计平板型传感器线圈阵列,通过电磁场仿真软件对不同缺陷的刹车盘模型进行仿真,并使用不同算法进行缺陷成像。通过评价指标对比了不同算法的图像重建质量,仿真结果验证了电磁层析成像技术用于列车刹车盘缺陷检测的可行性;搭建了刹车盘缺陷检测的EMT实验系统,对刹车盘缺陷进行数据采集与成像实验。实验结果表明,电磁层析成像技术在高速列车刹车盘缺陷检测中具有很好的应用前景。     

非铁磁材料的电磁超声接收过程数值模拟及实验研究

针对非铁磁金属板的缺陷检测问题,进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂,已有仿真大多是针对发射过程,并且被测体不含缺陷。该文研究建立了超声发射、电磁超声换能器接收的有限元模型,对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性,设计并制作了回折形线圈,然后研究了线圈导体尺寸及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响,并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明:仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置,实验结果与仿真结果相吻合。该工作对电磁超声被测试样有无缺陷时接收信号的分析和线圈设计有参考意义。     

用于检测厚铝板缺陷的体波EMAT优化方法

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)的换能效率低,易受外界环境噪声影响导致回波信号较小、信噪比较低的问题,提出一种使用正交试验的优化方法进行改进。该方法基于电磁场涡流效应、质点弹性动力学的波动方程及有限元法,建立了一个检测厚铝板单平底孔缺陷、收发一体的体波EMAT二维有限元模型。该模型应用正交试验和极差分析法,通过对比不同结构下的缺陷回波电压信号强弱程度,分析磁铁和线圈的结构参数对其的影响,获得了优化的模型结构参数值。同时,得出在本结构下磁铁与线圈的最佳宽度比。通过实验验证了优化结果的有效性,缺陷回波电压峰-峰值的实验与仿真结果相符。     

U型线圈检测发电机励磁绕组匝间短路性能分析

励磁绕组匝间短路故障在汽轮发电机中具有较高的发生率，对该故障进行灵敏、快速和可靠诊断可以防止故障恶化、降低故障查找成本。本文分析了励磁绕组匝间短路的磁场特征，介绍了U型检测线圈法检测励磁绕组匝间短路的基本原理，通过有限元仿真模拟汽轮发电机额定负载工况，在转子各槽设置不同程度匝间短路故障，获取安装于不同位置的U型线圈的感应电压，进一步提取电压谐波特征以及时域脉冲波形变化规律，比较了U型线圈处于不同位置的检测效果，为U型线圈的安装提供了可靠的数据支持。     

一种新型涡流传感器在冷凝器不锈钢波纹管检测中的应用

冷凝器不锈钢波纹管属于薄壁非铁磁性管,其外径和壁厚随螺旋重复变化.一般情况下,冷凝器不锈钢管的检验多采用涡流检测,常规的涡流检测探头为差动线圈,垂直于线圈轴向布置,线圈间距为1-2-1结构.常规涡流检测不锈钢波纹管主要存在波纹的干扰无法消除、信噪比低导致孔状缺陷的检出灵敏度降低,以及波纹信号与横向裂纹信号相位差别很小且幅值较大,使涡流检测灵敏度显著下降等问题.为此,通过分析涡流传感器的电磁场分布,设计出一种新型涡流传感器.     

不同频率激励下变压器铜屏蔽中涡流损耗的研究

为了研究高压输电系统电力变压器铜屏蔽中涡流损耗的分布,基于TEAM Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析。采用不同的建模方法对多种工况下激励线圈欧姆损耗进行计算并与测量值对比,得出线圈整体建模无法计算漏磁通在导体本身产生的涡流损耗,线圈单匝建模可以很好地反应实际工况。系统地介绍了变压器结构件杂散损耗传统测量方法以及分析了其缺陷,基于传统的测量方法介绍了一种新的测量方法,即采用实验模型总的损耗测量值减去实验模型中激励线圈损耗的精确计算值得出结构件中的损耗。多种激励条件下铜屏蔽中涡流损耗的计算值与测量值具有较好的一致性,从而验证了该方法的有效性。所得的结果、结论有助于电力变压器、平波电抗器等装置屏蔽结构的优化设计。     

脉冲涡流阵列检测系统仿真与实验

针对传统脉冲涡流传感器在检测效率和精度上存在的不足,提出了一种由多个线圈组合而成的新型阵列脉冲检测模型。运用ANSOFT电磁场仿真软件对新型阵列检测模型进行了仿真分析,并搭建了实验平台进行测试。结果表明该检测模型具有良好的响应特性,每个线圈独立工作、同步响应,弥补了传统脉冲涡流仪器在快速检测时存在的不足,符合对导电基体进行快速定位和保护层厚度检测的要求,并且模型结构紧凑,可控性高,适合对大面积目标基体进行快速无损检测。     

基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究

自积分式Rogowski线圈的体积小、频率响应高,是测量脉冲大电流信号的理想手段。本文分析了Rogowski线圈测量脉冲电流的原理,建立了自积分式Rogowski线圈分布式参数模型,分析了影响线圈频率特性的主要因素,采用电磁场数值分析方法建立了线圈三维电磁场模型,提取了线圈的电感、电容参数。利用求取的参数及等效电路,对其开环特性、闭环转移阻抗及相关影响因素进行仿真,仿真与实验结果对比表明了所建立电路模型的合理性,同时验证了参数的准确性。     

涡流探头提离效应的理论分析与实验研究

推导了线圈置于有限厚度的金属平板上方时其阻抗计算的级数表达式,并以此为基础分析了由线圈的提离改变所引起的线圈阻抗的变化特征.同时采用有限元法对导体平板上有缺陷存在时的复杂三维涡流问题进行计算求解,进一步分析了提离变化对缺陷所引起的线圈阻抗变化的影响.结果表明提离增加会显著降低缺陷信号的幅值,但并不影响缺陷信号和提离轨迹之间的相位差,通过分析相位差随检测频率的变化规律发现:存在一个合适的频率可使缺陷信号和提离干扰之间出现90°的相位差.实验数据说明了阻抗计算模型及其理论分析的正确性,其结论为实际检测中利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰提供了有价值的理论参考.