铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。     

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。     

基于U形磁轭探头的交流漏磁检测法机理研究

交流漏磁检测法常采用U形磁轭探头,但由于正弦波励磁信号引起了涡流,缺陷区域的漏磁场和扰动涡流场共同作用使其检测机理易导致混淆。建立了直流漏磁检测有限元模型,提出了评判检测原理的信号准则。在此基础上,对U形磁轭探头进行了仿真和试验。结果表明,当探头的一次磁场方向、探头移动方向与裂纹走向平行时,裂纹中心处的磁感应强度的水平分量比无缺陷处小,该分量与信号频率和励磁强度无关。依据评判准则,U形磁轭探头检测纵向裂纹时其机理并非源于交流漏磁效应。     

钢板脉冲涡流检测方法

为了有效增加脉冲涡流信号的渗透深度以检测较厚钢板裂纹缺陷,提出了增大激励电流的方法.用低压大电流电源和功率MOSFET斩波的方式产生大电流脉冲;设计了由矩形激励线圈和2片霍尔传感器构成的脉冲涡流检测探头并制作放大滤波电路;采用数据采集卡采集信号,以LabVIEW为平台,采用峰值扫描方法,实现脉冲涡流信号的差分检测,达到有效识别较厚钢板亚表面裂纹缺陷.     

面向脉冲涡流热成像的激励电源特性研究

激励电源性能直接影响脉冲涡流热成像的信号特性提取、检测灵敏度和缺陷检出率,针对常规水冷铜管式感应加热电源存在电磁耦合效率低、加热均匀性差等问题,提出了一种含U型磁轭探头的新型脉冲激励电源。基于脉冲涡流热成像检测理论和电磁热耦合方程,提出了一种将激励线圈缠绕在U型磁轭上的探头结构,进一步分析了加热时间对试样裂纹区域温度场的影响;给出了脉冲激励电源整体系统方案,通过对电压源型全桥逆变电路换流过程进行分析,为合理设置IGBT开通、关断控制信号提供参考;为实现快速搜索负载谐振频率并实时跟踪谐振频率,提出了一种改进型全数字定角频率跟踪技术,并详细阐述了该技术的实现过程;对研制的脉冲激励电源性能进行测试以验证理论分析的正确性,并将其应用于脉冲涡流热成像金属表面裂纹的检测。     

基于ＧＭＲ效应的非铁磁性金属裂纹涡流检测

为了补充常规电涡流检测在低频应用场合的不足,研究了基于巨磁电阻(giant magneto resistance,简称GMR)效应的裂纹涡流检测技术及其系统.分析了该技术的工作原理、理论基础及制约该技术应用的影响因素,设计制作了探头及信号处理电路,进行了探头的标定试验和非铁磁性金属材料微裂纹的检测试验.试验结果检验了该系统对非铁磁性金属材料裂纹的检测性能,验证了理论分析的正确性及该技术用于裂纹检测的可行性.     

基于脉冲涡流技术的柔性平面差分探头设计北大核心CSCD

针对涡流探头对导电材料的表面和内部裂纹检测能力的不足,基于脉冲涡流检测技术设计了柔性平面差分探头,结合脉冲涡流检测的宽频谱和柔性平面差分线圈高信噪比的特点,可以在较大提离下检测表面缺陷以及检测更大埋深的内部缺陷。对铝试件表面及内部缺陷检测进行了仿真与试验研究。仿真结果表明柔性平面探头产生的涡流能够有效渗透至试件底部,缺陷造成的涡流扰动产生时间随缺陷深度增加而增大。检测信号的电压峰值大小与峰值时间仍可用于识别缺陷深度,时间剖面曲线的正负相反峰波形信号特征可用于识别裂纹。实验结果表明柔性平面探头能够检测8.55 mm提离下的表面裂纹以及无提离下埋深4.8 mm的内部裂纹。同时,检测电压信号峰值对不同试件的裂纹深度进行定量,仿真与试验结果一致。     

小径管脉冲远场涡流检测研究

小径管如热交换器管等在工业中应用广泛,不少使用情况下需要定期检测.远场涡流技术是检测小径管缺陷的有效技术之一,在此基础上,脉冲远场涡流检测技术结合了脉冲涡流的频谱丰富性和远场涡流技术同时检测内外管壁缺陷的特点.应用脉冲远场涡流检测技术对小径管进行检测,并对该技术中差分式探头和绝对式探头的检测特点进行系统详细的研究.设计一种新型差分式探头,其接收部分由两个差分连接的检测线圈组成.差分结构中的一个检测线圈用作绝对式线圈,其检测信号采用一个信号采集通道处理,同时两个线圈的差分信号则采用另一个信号采集通道处理.通过数值仿真分析了检测原理,并对腐蚀、孔状和裂纹三种类型管道试件缺陷进行了系列检测研究.试验结果表明探头中的差分线圈对裂纹类、孔类缺陷具有很好的检测灵敏度,远优于绝对式线圈的检测能力,但对检测渐变腐蚀类缺陷不敏感;同时探头中的绝对式线圈对渐变腐蚀具有很好的检测灵敏度.绝对式线圈检测信号中存在着明显的伪峰信号,但差分式线圈则能够有效抑制伪峰信号.所设计的应用双通道处理方法的探头可同时有效检测三种类型的缺陷,并且脉冲涡流检测所具有的缺陷深度定位特征也仍然有效.     

InSb磁敏电阻与传感器及其应用

本文叙述了InSb磁敏电阻及以这种磁敏电阻为核心部件构成的各种磁敏传感器的工作原理、结构、技术性能以及它们在各个科技领域中的应用。     

脉冲涡流检测中裂纹的深度定量及分类识别

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支.设计了一套脉冲涡流检测系统,通过实验分析,可根据脉冲涡流信号输出峰值的变化判断裂纹的位置;根据脉冲涡流差分信号输出的峰值及峰值时间判定裂纹缺陷的深度信息.针对脉冲涡流在裂纹分类中存在识别正确率低的问题,提出了利用峰值及峰值时间两个主要特征值及主成分分析法对表面、亚表面及腐蚀裂纹进行了分类;通过比较两种识别方法,发现主成分分析法具有更好的分类性能,这为判定缺陷和建立缺陷特征库提供了一种有效的方法.     

A simple forward direct problem solver for eddy current non-destructive inspection of aluminum plates using uniform field probes

In this paper we show that a simple algorithm used to model the eddy current inspection of an aluminum plate can be used to preview the acquired voltage signals. Thus, the algorithm is suitable to work as a forward problem solver to determine the expected measurement signal obtained with a uniform excitation field probe including a giant magnetoresistor sensor. The algorithm is based on a conformal transformation and is able to preview the shape of the electrical current lines when a metallic plate with a superficial straight crack is subject to a sinusoidal excitation field with constant amplitude and orientation in a bounded zone around the sensor element. Simple and fast algorithms as the one presented in this paper are of paramount importance for testing inversion algorithms used to characterize defects in metallic plates.     

机车关键部位焊缝随车检测的开发

目前机车的关键部位焊缝裂纹没有准确的预测方法,本文采用涡流检测技术,应用DDS芯片,开发出一套机车焊缝随车检测装置。该装置能够产生频率和相位可控的信号激励涡流传感器,同时能够对涡流传感器二次绕组的反馈信息进行幅值和相位分析,并能将反映焊缝状态的信息传送到机车的故障诊断系统中完成故障诊断。     

柔性差测量科赫分形涡流传感器内部裂纹检测

柔性涡流传感器由于其可变形性有望被用于复杂形貌结构的无损检测。 柔性科赫分形涡流传感器由于其局部微结构 对涡流的调理效果,对各方向短裂纹检测性能的一致性较高,但该传感器对于近表面及内部裂纹的检测还未展开研究。 构建了 差测量传感器的等效电路模型;通过仿真方法研究了涡流分布随深度的演化规律;通过试验方法,研究了传感器对覆盖不同厚 度铝板预制裂纹试块的检测效果。 有限元结果表明,随着深度的增加,涡流密度减小,集中性降低,分布的形态与其在表面差异 越来越大,形态由雪花状向圆形演化。 试验结果表明,传感器输出信号随着覆盖层厚度的增加而减弱;当激励频率为 10 kHz 时,传感器可检测到裂纹时覆盖铝板最大厚度为 2. 0 mm。     

大位移电涡流传感器测量电路的设计

电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点,广泛应用于对金属的位移检测中.为扩大电涡流传感器的测量范围,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电路作为非线性补偿环节.利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60 mm电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验.实验结果表明最大测量范围接近90 mm,验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果.     

Investigation of the magnetic field response from eddy current inspection of defects

Eddy current testing is one of the most widely used methods in non-destructive testing for the inspection of conductive materials. Numerical modelling of eddy current testing has emerged as an important approach alongside experimental studies. This paper investigates an application of numerical modelling and experimental study as a means of the quantitative non-destructive evaluation (QNDE) of defects in conductive samples. There are two methods of measuring eddy current response, more commonly by measuring the change in impedance of the eddy current probe coil, or as used in this work, by measuring the change in magnetic field directly using magnetic field sensors such as superconducting quantum interference devices, giant magneto resistance, or as in this case Hall sensors. Specifically, measurements made using an eddy current probe containing an excitation coil and a Hall sensor, experimentally obtained using an X?CY scanner table, are compared with a numerical (finite element method) model. The discrepancies between the experimental tests and the numerical models have been analysed and explained, which is an important factor in engineering applications of QNDE.     

基于COMSOL Multiphysic电涡流传感器的仿真和设计

电涡流探头是电涡流传感器的核心部件。本文从电磁场理论出发,通过二维有限元法构建电涡流探头模型,运用COMSOL Multiphysic软件对电涡流探头的电磁特性进行仿真,研究线圈结构对电涡流传感器性能的影响。依据仿真设计一种反射式环形结构电涡流传感器探头,并进行实验验证。     

涡流阵列检测裂纹特征提取方法的研究

涡流阵列检测是一种可以对大面积平板和复杂形状关键件实施快速、有效检测的电磁无损检测技术.在简要阐述涡流阵列检测技术原理的基础上,设计制作了涡流阵列检测平台和涡流阵列传感器.基于涡流阵列6种激励检测模式,提出了裂纹长度和深度定量检测的方法.研究结果表明:裂纹长度可通过小波变换提取锁定放大输出幅值波形的特征点如波峰、波谷、拐点等的位置准确计算,裂纹深度可通过弹性BP神经网络对输出幅值波形波峰峰值的训练来较为准确地估计.     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测传感机理研究

铁磁性构件的脉冲涡流检测法是一种融合了漏磁检测与涡流检测的新的复合磁传感检测法。建立了脉冲涡流复合传感有限元仿真模型,仿真分析了铁磁性构件电导率、磁导率和导入直流电流激励大小对脉冲涡流响应信号的影响规律。实验结果表明:随着导入直流电流激励增加,铁磁性构件表面缺陷漏磁场和电流密度引起扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响更显著,而铁磁构件亚表面埋藏缺陷随着缺陷深度的增大而增大,缺陷漏磁及电流扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响变小,涡流响应信号占主导地位,为脉冲涡流传感器设计奠定理论基础。     

矩形脉冲涡流传感器的三维磁场量与缺陷定量评估

脉冲涡流是一种有效的电磁无损检测技术。基于脉冲涡流检测原理设计了脉冲涡流检测系统,并对矩形脉冲涡流传感器的三维磁场量进行了研究。分别在传感器的不同走向下,使用三维检测传感器获得了三维磁场量的Bx、By与Bz曲线。在传感器的不同走向下,提出使用三维蝶形图对缺陷进行检测识别。对三维信号进行特征分析后,分别在不同走向下,通过Bz曲线评估缺陷的深度。通过By与Bz曲线的特征可以测量缺陷的长度。为进一步实现飞机机身缺陷的成像检测提供了有价值的参考。     

GMR array uniform eddy current probe for defect detection in conductive specimens

The usage of eddy current probes (ECP) with a single magnetic field sensor represents a common solution for defect detection in conductive specimens but it is a time consuming procedure that requires huge amount of scanning steps when large surface specimens are to be inspected. In order to speed-up the nondestructive testing procedure, eddy current probes including a single excitation coil and an array of sensing coils present a good solution. The solution investigated in this paper replaces the sensing coils for giant magneto-resistors (GMRs), due to their high sensitivity and frequency broadband response. Thus, the ECP excitation coil can be driven at lower frequencies than the traditional ones allowing defects to be detected in thicker structures.In this work an optimized uniform eddy current probe architecture including two planar excitation coils, a rectangular magnetic field biasing coil and a GMR magnetometer sensor array is presented. An ac current is applied to the planar spiral rectangular coil of the probe, while a set of GMR magnetometer sensors detects the induced magnetic field in the specimens under test. The rectangular coil provides the DC uniform magnetic field, assuring appropriate biasing of the GMR magnetometers of the probe, setting-up the functioning point on the linear region and at the same branch of the GMR static characteristics. The differences on the images obtained for the same specimen for each GMR are reduced if all sensors are biased on the same working point. Elements of the automated measurement system used to inspect the plate under test using the proposed eddy current probe, including a validation procedure based on a 2D template matching algorithm and the corresponding experimental results are included in the paper.