涡流检测磁化管道时频率对线圈阻抗的影响

管道漏磁—涡流复合内检测是一种将漏磁传感器和涡流传感器集成在同一个探头壳体内,用霍尔传感器检测并量化缺陷,再用涡流传感器判定内外壁缺陷的方法。涡流线圈阻抗变化的影响因素有缺陷本身规格形状、缺陷处材料的磁特性以及线圈的激励频率。通过有限元仿真测量了不同激励频率下,涡流线圈经过管道内外壁的缺陷时,线圈的电感、电阻、阻抗和阻抗角的变化规律。结果表明,当线圈的激励频率在200kHz左右时,对内壁和外壁缺陷,线圈的电阻和阻抗角变化较大,而电感和阻抗的变化不明显。试验结果为进一步设计涡流检测电路奠定了基础。     

基于ANSYS仿真分析的管材涡流检测频率优化研究

针对传统的涡流检测激励频率确定方法存在与实际情况不符和难以得到最佳检测频率的问题,基于大型通用有限元软件ANSYS建立了外径19 mm、壁厚2 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管材涡流检测内插式探头和穿过式探头的仿真模型,根据差动探头的特性,通过计算距人工缺陷不同距离时检测线圈电流的实部IREAL、虚部IIMAG和线圈的阻抗差ΔZ,进而得到缺陷仿真信号,通过比较不同频率下缺陷信号的幅值和相位,确定穿过式探头的最佳检测频率为50 kHz。     

脉冲涡流圆柱型探头参数的优化设计

介绍了脉冲涡流检测的工作原理。通过有限元对圆柱型探头不同参数的线圈周围磁场和被检试件中感生涡流的分布进行了仿真,得出了扁平型的激励线圈产生的磁通量能够有效地渗透到被检试件的内部,有利于系统检测灵敏度的提高。通过不同激励频率在试件中的涡流密度、渗透深度的分析,能够根据脉冲涡流检测对象,得到探头中所用的最佳工作频率,为脉冲涡流探头的实际检测奠定基础。     

一种具有聚焦作用的线圈涡流问题解析解

为检测导体内更深处的缺陷，提出用8字形线圈作为涡流检测线圈，得到了8字形线圈在半无限大线性导体上方时涡流问题的解析解。仿真计算表明，与平行于导体表面放置的圆环形线圈相比，8字形线圈所激励的涡流密度峰值更大，能量分布更集中。试验验证了斜置线圈的阻抗表达式。研究结果可用于指导涡流检测探头的设计。     

接收线圈位置对脉冲涡流检测灵敏度的影响

研究了对带包覆层管道的内部腐蚀进行脉冲涡流检测时,接收线圈的位置变化对检测灵敏度的影响,进行了探头置于激励线圈下不同位置的有限元仿真和试验研究。有限元仿真结果表明:在轴向和周向2个方向都是当检测线圈位于激励线圈边缘正下方时检测效果最好,其灵敏度分别为0.61、0.60。验证试验表明:在轴向和周向2个方向上,最佳检测位置都是位于激励线圈边缘正下方,其灵敏度分别为0.26、0.27。试验结果与仿真结果基本一致,表明接收线圈在激励线圈外边缘正下方附近时,检测灵敏度达到最大。研究结果有助于带包覆层管道腐蚀的脉冲涡流检测的传感器设计。     

第二专题 涡流阻抗图分析

涡流检测就是测量通电线圈在导电材料上因涡流场引起的线圈阻抗变化。而阻抗是一个矢量,它包括电阻和电抗,两者在方向上是相互垂直的。通过平面图来描绘检测线圈的阻抗变化,称为阻抗图,每个图形都是阻抗幅值与相位变化的二维显示。早期的涡流测试仪器仅用电表指示阻抗的幅值变化,现代的涡流仪器大多能在屏幕上直接描绘探头线圈阻抗变化曲线。如测试样品有明显的差异,可直接从曲线上得到反映。     

小径管周向裂纹涡流传感器几何参数优化

为解决传统探头检测小径管周向缺陷时,易出现漏检或耗时长的缺点,设计了一款针对此类缺陷的涡流探头。通过有限元仿真和试验的方法对探头的几何参数进行优化,分析了磁性材料厚度、宽度,激励线圈线径以及匝数对小径管周向缺陷检测的影响,为优化探头检测性能提供参考。制作新型探头与传统涡流探头对标准缺陷进行检测试验,发现在检测周向缺陷时,制作的探头比常规探头的检测能力更强。     

脉冲涡流矩形传感器参数仿真优化设计

脉冲涡流矩形传感器是近年来涡流无损检测的研究热点。采用COMSOL有限元仿真软件建立了矩形探头有限元仿真模型,以电导率变化为变化因子,使用单因素轮换法对矩形探头的尺寸比例进行了优化设计。通过仿真实验和数据分析,得出矩形探头长宽高比例为2∶1∶1.5时,探头的灵敏度、线性度最佳。本仿真优化结论可为使用脉冲涡流进行矩形探头缺陷或应力检测提供参考。     

薄壁铝合金小径管的涡流检测

为新型航空热交换器而研制的小口径薄壁铝合金管.其口径都在10mm以下,壁厚<0.5mm。因而必须严格保证其外形尺寸精度和力学性能。尤其是为了保证小管的耐蚀性,内外表面质量的要求则更显苛刻。在管材生产的各个工艺环节.甚至在包装过程中.如果稍有疏忽.就会由于表面擦伤而产生废品.因而就需对所有产品进行最终的表面探伤。目前.管材的无损表面检测.比较流行也比较先进的有超声波检测和涡流检测方法。与超声探伤相比.涡流探伤探头结为简单,对于小口径管材的检测速度快、效率高。本文所研制的管材.最小直径为(?)3.2mm。目前还没有与之有关的检测方法及标准.因而.本文将讨论利用涡流探伤法检测小管材制品表面质量的检测标准。1 管材的涡流探伤涡流检测是将选定频率和功率的交变信号输入到探头的激励线圈.使之在被检测材料中感应出涡流。此涡流也产生一个与激励线圈电磁场相反的交变磁场.使探头中测量线圈的阻抗和电压发生变化。由于下同材料的电导率、磁导率、厚度、涂层厚度和缺陷等不同.因而探头中测量线圈的阻抗变比也不相同。检测线圈中的阻抗变比是个矢量.可通过平面图形的方式表示出来.称为阻抗图。文献[4]中详细     

近表面裂纹的低频涡流检查

1　不同的裂纹对涡流线圈阻抗的影响涡流探伤主要检查工件表面和近表面裂纹 ,裂纹对线圈阻抗的影响可视为电导率和几何形状两个参数的综合效应 ,同时 ,裂纹的大小、方向、埋藏深度和裂纹本身宽度的差异 ,对阻抗影响也不同 (图 1 )。下面我们用同种型号的放置式低频反射探头和同种测试程序对表面开口裂纹及不同埋深裂纹进行测试 ,以弄清裂纹在平面阻抗中的显示情况。图 1　不同埋深的裂纹及其阻抗由图可以看出 ,裂纹的长度和宽度恒定时 ,表面裂纹信号最强 ,随着裂纹埋藏深度的不同 ,信号幅度逐渐减少 ,导体中的涡流和表面涡流的相位不同 ,表…     

脉冲涡流检测中传感器空间位置变化对检测结果影响规律的仿真分析

在脉冲涡流检测中,为了研究传感器空间位置变化对检测结果的影响规律,通过AN—SYS有限元仿真的方法,分析了传感器水平和垂直位置变化对感应电压信号及缺陷附近电磁场分布的影响。仿真结果表明,传感器位于水平及垂直方向的不同检测位置时,前者可通过感应电压得到峰值时的检测位置,实现对缺陷的边缘检测,后者的感应电压信号具有提离交叉点。仿真结果为试验研究传感器空间位置变化对检测结果的影响提供了理论指导。     

核电站蒸汽发生器传热管涡流信号的有限元仿真

为研究核电站蒸汽发生器传热管缺陷与涡流阻抗信号的关系,以通用有限元分析软件ANSYS为支持平台开发了涡流信号仿真程序,界面友好,使用方便,用户只要输入相应参数,即可获得计算结果。蒸汽发生器传热管标准人工缺陷的涡流信号的仿真结果与实测结果吻合良好。     

Measurement of the electrical conductivity of open-celled aluminium foam using non-contact eddy current techniques

This paper studies the electrical properties of open-celled aluminium foams manufactured by a novel sintering-dissolution process (SDP) using non-destructive eddy current testing. Experimental measurement results are first presented by means of an impedance analyser under swept frequency testing for the determination of electrical conductivity of Al foams. A double air-cored solenoidal sensor has been constructed for the purpose of evaluating cylindrically shaped samples used in the investigations. The effects of porosity (relative density) and pore size, which are the principle parameters of the foams, on the conductivity are examined. The results demonstrate that the electrical conductivity of Al foam is strongly dependent on both porosity and pore size. The sensor geometry is further simulated electromagnetically using finite element methods, by which the mutual impedance between two coils is calculated to solve the forward electromagnetic (EM) induction problem to provide a calibration curve relating the mutual impedance change with the electrical conductivity of the sample. The results obtained from experimental measurements are found to be in good quantitative agreement with the finite element simulations.     

Development of circular arrayed eddy current sensor for detecting fibers orientation and in-plane fiber waviness in unidirectional CFRP

This paper proposes a circular arrayed eddy current non-destructive testing sensor for detecting fibers orientation and in-plane fiber waviness defects in unidirectional carbon fibers reinforced polymer (CFRP). The design procedure involves two steps, the application of the rotating rectangular sensor principle on a pair of coils. In this case, to test the used simulation method, the results are experimentally verified. In the second step, the resulted form is exploited to simulate a circular arrayed sensor. This sensor allows the cancellation of the mechanical rotation of the conventional sensors and it permits to reduce the inspection procedure duration. The electromagnetic phenomena are calculated by using 3D finite element method (FEM) based on the electromagnetic AV-A formulation. Then, the sensor responses are analyzed through polar diagrams of the impedance variation. The circular arrayed sensor is used to characterize a unidirectional CFRP and to detect the in-plane fiber waviness in a layer of CFRP.     

小径管周向裂纹脉冲涡流检测仿真和试验研究

针对小径管周向裂纹缺陷,通过有限元仿真及试验,研究了利用磁导体环形激励脉冲涡流检测技术检测小径管周向裂纹缺陷的问题。仿真给出了管道在有缺陷和无缺陷状态下磁场分布、涡流分布以及接收线圈的电压值。从仿真结果可以观察出,周向裂纹端头处的磁场分布以及涡流分布会发生明显变化,产生沿管壁法向的磁场,检测线圈位于裂纹端头处正上方时检测灵敏度最高。实际检测结果与仿真结果一致,表明磁导体环形激励轴向涡流对小径管周向缺陷具有显著的检测效果。     

溢流阀阀体结构优化中均匀设计试验法的应用

针对溢流阀在线检测装置中,内置式涡流传感器的安装对阀腔流场产生影响,使溢流阀工作性能下降的问题,提出基于均匀设计试验法的阀体结构优化试验方案的研究方法。综合分析阀芯、阀座各结构参数的作用规律,确定优化的结构参数与优化指标,分析各结构参数间的交互效应,求解多优化目标的响应面函数。而后建立阀腔流场有限元分析模型,通过非线性二次规划算法,求解分析阀腔流场的优化结果。结果表明:均匀设计法适用于阀体流场结构优化的试验方案安排,优化后阀腔流场性能得到大幅提升。     

铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究

为了分析阵列涡流传感器扫查不同位置表面横向裂纹时的线圈输出信号特征,以及焊缝受热区金属材质变化对线圈输出信号的影响,建立铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测的三维有限元模型。结果表明:当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5mm时,裂纹长度与线圈感应电动势的波峰幅值呈单调递增关系,探头扫查侧面裂纹时的线圈感应信号总是大于正上方裂纹;焊接所引起的5A06铝合金材料电导率减小会使线圈的感应电动势幅值增大,且当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度越大,电导率减小在裂纹检测时对线圈输出信号的影响越小。     

管道腐蚀检测中新型脉冲涡流传感器的设计

提出了一种新型脉冲涡流传感器设计思路。它将脉冲涡流激励场从空间上转化为匀强涡流场,从而等效为一种自差分式的涡流检测技术,因此无需进行差分处理,可避免差分信号的不同步导致的检测精度和灵敏度不高。采用该新型脉冲涡流传感器对钢管腐蚀缺陷进行了检测,试验结果表明设计的传感器具有较高的灵敏度和检测精度。     

铁磁性平板构件腐蚀缺陷的脉冲涡流检测

为检测铁磁性平板构件背部的小型点腐蚀缺陷,使用脉冲涡流检测的方法实现缺陷的检测与识别。基于脉冲涡流检测技术,设计脉冲涡流传感器,在激励频率为32、16、8、4 Hz的低频下对厚度为3、6、9 mm的平板上的腐蚀缺陷点进行了试验。检测结果表明,使用脉冲涡流检测技术可检测到深度1 mm、直径2 mm的圆形点腐蚀缺陷,能有效检测出铁磁性平板表面及背部的小型点蚀缺陷。     

带保温层管道腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术仿真

脉冲涡流检测技术是近几年发展起来的一种新型无损检测技术,可以应用于金属管道和金属板的内腐蚀检测。以低碳无缝钢管的内壁腐蚀作为检测对象,建立了针对脉冲涡流检测的ANSYS有限元仿真模型,分析了磁场仿真的理论基础,列出了仿真分析的具体步骤。为ANSYS有限元仿真软件在脉冲涡流检测中的应用提供了参考,为脉冲涡流检测设备的研制提供了依据。