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。     

钢桥疲劳裂纹几何特征对涡流检测信号影响规律研究

针对常规钢桥面板疲劳裂纹检测手段只能贴合表面进行检测的问题,引入涡流检测方法,实现对钢桥面板表面疲劳裂纹的检测。搭建了涡流检测实验平台,设计研发了涡流检测探头,对不同尺寸疲劳裂纹进行横向扫查,研究了不同长度、宽度和深度特征的疲劳裂纹对检测信号的影响规律。并建立有限元仿真模型,模拟疲劳裂纹扫查过程,验证了钢桥面板疲劳裂纹涡流检测方法的可靠性,为后续疲劳裂纹尺寸精准测量提供依据。实验结果显示：设计的空心圆柱形检测探头能够实现最小尺寸为长度60 mm、宽度0.2 mm、深度5 mm的表面裂纹缺陷的定位检测;检测信号的幅度变化值与裂纹长度、宽度、深度在一定范围内均成正相关,裂纹长度和深度对检测信号影响较大,裂纹宽度对检测信号影响较小。     

线圈弯曲角度对柔性涡流传感器缺陷检测能力的影响

采用有限元仿真和实验方法分析了圆形线圈处于不同弯曲角度时,柔性涡流传感器对模拟裂纹缺陷方向角及深度的检测能力变化规律。结果表明:圆形线圈弯曲导致各向均匀涡流场朝单向涡流场转变,无论是工作于自感还是互感检测模式下,柔性涡流传感器对不同方向裂纹缺陷的检测灵敏度均降低。对于90°裂纹,当线圈弯曲角度为30°时,自感和互感模式的检测灵敏度分别下降约7%和45%。线圈弯曲导致传感器对裂纹方向、深度的识别能力随线圈弯曲角度增大而单调下降。相比自感模式,互感模式下柔性涡流传感器对裂纹方向及深度的识别能力更佳。线圈与曲面贴合造成的弯曲对传感器性能的影响不可忽略,在设计柔性涡流传感器时应合理选择弯曲角度范围。     

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。     

飞机紧固件孔周裂纹检测远场涡流传感器设计及优化

飞机多层金属紧固结构作为飞机重要承力部件在连续受地-空-地循环载荷作用,使铆钉、高锁螺栓等紧固件孔周产生应力集中从而萌生疲劳裂纹。传统无损检测方法难以在在役情况下进行检测,而远场涡流检测技术在原理上突破集肤效应限制,对深层隐藏缺陷检测具有巨大优势。设计研发了与传统平面远场涡流传感器结构不同的新型平面远场涡流传感器,采取激励线圈与检测线圈同轴放置,大幅缩小了传感器尺寸,检测线圈位于激励线圈内部,且在检测线圈与激励线圈之间设计有磁场分流结构。通过有限元仿真对激励线圈尺寸、磁场分流结构材料及其组成方式进行系统的分析,得出最优的传感器设计方案。试验结果表明,设计研发的新型远场涡流传感器可以检测埋深4 mm、尺寸为(长×宽×深) 2×0. 2×4 mm的紧固件孔周裂纹,且随着缺陷长度的增大,信号幅值也随之增大。     

涡流检测焊缝裂纹缺陷的有限元仿真

缺陷的定性/定量分析一直是涡流检测中的难点问题.为了研究裂纹缺陷的尺寸、埋深深度和截面形状对检测结果的影响,基于Maxwell 3D涡流场分析的方法,建立了双线圈传感器的涡流检测模型,重点对工件周围受缺陷扰动的感应磁场分布变化进行了有限元仿真研究.结果表明:通过分析感应磁场分量的变化可以实现裂纹缺陷定性/定量评估,为下一步船舶焊缝裂纹缺陷的在线检测提供了有价值的参考.     

外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统

本文提出带集中式绕组可方便开合的新型探头设计,实现基于旋转电磁场涡流原理的管件外检测。通过COMSOL有限元模型研究了集中式绕组产生的旋转磁场特征及接收线圈参数对检测效果的影响,仿真结果表明集中式绕组可产生适于管件外壁缺陷检测的旋转电磁场,匝数较多、紧贴管道外壁并位于激励线圈端部的圆形线圈可更好地实现畸变信号拾取。构建了外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统,实现了对0.5 mm宽的周向与轴向裂纹检测,测试了系统对不同深度裂纹的识别能力,并利用位于管道外壁0到90°不同位置的裂纹验证了检测系统对裂纹周向定位能力,结果表明研发系统可进行任意方向裂纹的检测和周向定位,为连续管等管状构件的外检测提供一种新的方法。     

涡流热成像裂纹检测中的形状大小影响分析

涡流热成像无损检测技术可以对金属表面裂纹进行快速、准确的检测,但是不同的线圈、试件以及裂纹大小对检测效果影响很大。通过建立感应加热二维模型,选取裂纹处与非缺陷处温差作为特征量,对不同组成部分形状大小对涡流热成像检测的影响规律进行了数值模拟;对比分析了不同裂纹深度下温差随体积深度比的变化规律,采用数据拟合方法研究了相似裂纹检测规律,并提取出试件形状以及线圈形状对检测效果的影响曲线;最后进行了涡流热成像试验验证。结果表明:当裂纹深度较大时,体积深度比影响规律可分为上升阶段、平稳阶段和下降阶段;相似裂纹间温差变化符合二次变化规律;涡流热成像技术可有效检测超大或超厚试件表面裂纹;减小线圈提离、曲率和线径的大小有助于增强检测效果。实际检测过程中,可据此针对不同被检试件采用不同线圈,提高检测能力。     

基于新特征量的脉冲涡流裂纹缺陷定量检测仿真分析与试验研究

应用脉冲涡流对裂纹缺陷进行定量检测是无损检测领域的研究热点。为进一步优化脉冲涡流无损检测技术的设计,深入理解其原理和找出其对裂缝缺陷检测的特点就变得尤为重要。在此采用脉冲涡流技术对金属平板中的裂纹缺陷进行检测,在分析脉冲涡流工作原理的基础上,应用ANSYS仿真软件建立检测线圈放置方向不同的三组仿真模型,分别研究裂纹缺陷对脉冲涡流空间三维磁场分布的影响规律,提出对裂纹缺陷长度和深度进行定量的新特征量,得出用垂直于平板表面方向磁场分量定深和用沿缺陷方向磁场分量定长的结论。采用试验的方法对仿真结果进行验证,试验结果与仿真结论相一致,证明所提取出的缺陷定量特征量的正确性。     

花萼状涡流传感器及其飞机金属结构疲劳损伤监测试验研究

飞机金属结构疲劳损伤的实时在线监测,对于保证飞行安全是极其重要的。在文献[13]的基础之上,提出一种花萼状涡流传感器,并搭建基于该传感器的疲劳裂纹监测系统,进行程序载荷谱下的2A12-T4铝合金拉伸疲劳试验件的疲劳损伤在线监测试验,通过对比传感器监测结果和疲劳裂纹断口定量分析结果,对传感器的疲劳裂纹定量监测能力进行验证。监测试验结果与试件断口定量分析对比结果表明,在试件疲劳裂纹扩展过程中,传感器的各感应线圈通道的幅值比信号的变化较为明显,同时具有阶跃特征,当裂纹从一个感应线圈通道位置扩展至其相邻通道位置时,该感应线圈通道的幅值比信号会急剧增加,而当裂纹穿出其相邻通道位置时,该感应线圈通道的幅值比信号增加速度显著减缓;根据阶跃特性,将各感应线圈通道的幅值比信号开始快速增加的"拐点"作为裂纹前缘进入相应感应线圈通道的特征,花萼状涡流传感器可以实现疲劳裂纹的定量监测,监测精度为1 mm;离疲劳源较近的感应线圈通道的幅值比信号可定性监测结构的疲劳累积损伤程度。     

脉冲涡流方法过油管检测套管横向裂缝研究

油井套管横向裂缝是可能导致套管断裂的严重危害性缺陷。通过有限元仿真与实际试验,研究利用脉冲涡流检测技术使用横向探头通过油管检测套管的横向裂缝缺陷的问题。仿真给出不同检测方式的管道涡流分布、磁场分布及其变化,以及接收线圈的电压。从仿真结果可观察出,套管壁涡流最强的区域并非横向探头正对的区域,而是平行于横向探头轴线的区域。横向裂缝平行于横向探头轴线时对涡流场的扰动最大。磁场的分布及其变化规律与涡流场情况类同。据此可解释为何横向探头轴线平行于横向裂缝时检测灵敏度会高于横向探头轴线垂直于横向裂缝时。实际的检测试验结果与仿真结果一致,并且显示了实际检测中横向探头轴线平行于横向裂缝时的检测灵敏度显著高于垂直于裂缝时。     

高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷定位方法研究

管道内外壁缺陷的有效区分是对缺陷进行有效量化的前提,提出一种基于动生涡流的高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷的定位区分方法,利用涡流磁场与外磁场的耦合作用时内外壁磁场信号的变化差异特征区分缺陷位置。首先建立高速漏磁检测数学模型,分析了涡流分布特点以及涡流磁场与外磁场耦合作用规律,利用有限元方法计算分析不同位置时,耦合作用规律对管道内外壁磁化状态影响及内外壁缺陷漏磁场信号差异特征;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度、不同检测位置处钢管内外壁缺陷区分效果进行实验研究。结果表明,接近磁化线圈位置时,管壁内产生的涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相同、与管道内壁磁场方向相反,在离开磁化线圈位置时,涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相反、与管道内壁磁场方向相同;不同检测位置处,管壁磁场变化规律相反,且速度越快,磁化状态影响受影响程度越大,内外壁漏磁场信号差异特征越明显,高速检测时可有效对管道内外壁缺陷进行定位区分,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

InSb磁敏电阻脉冲涡流传感器的研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。因脉冲信号频带很宽,比单一频率正弦涡流衰减慢,其瞬态感应电压信号中就包含了有关缺陷的重要信息。本文分析了InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测元件的工作原理,设计了探头结构和调理电路,有效抑制了环境温度的干扰,并分析了应用InSb磁敏电阻的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。实验结果表明,采用InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测传感器,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。     

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。     

钢丝绳断丝缺陷涡流检测方法

设计了一种在钢丝绳内主要感生轴向涡流的新型无损检测探头,为了确认其可行性,采用退化向量位(Ar)有限元法对钢丝绳涡流检测进行了数值模拟。基于仿真结果设计并制作了钢丝绳涡流检测探头,并通过检测带有断丝缺陷的钢丝绳模拟试件和实际钢丝绳验证了其有效性。仿真与实验结果表明,所开发的新型涡流检测探头对钢丝绳断丝缺陷检测非常有效。     

基于三维磁场测量的脉冲涡流检测探头的设计

为了获取更多的特征信息以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,设计一种新型的脉冲涡流检测探头,该探头包含一个矩形激励线圈和三个用于测量三维磁场分量的感应线圈。利用有限元法建立三维瞬态涡流问题的计算模型,研究当矩形线圈切向放置在平板导体上方时,其尺寸变化对导体内部感应涡流流动模式的影响,在线圈的长、宽和高之比为1:0.625:0.625情况下涡流分布具有如下特征：在线圈正下方的导体区域内,感应涡流同向平行流动且其密度近似相等,这种近似均匀的场分布对缺陷的尺寸和形状变化极为敏感,且十分有利于实现三维场分量的独立测量,因此脉冲涡流检测技术中传统的单维测量方式可扩充为三维检测,有效地增加可用的信息量,试验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维方向上的响应信号可直观地反映缺陷参数的变化,两者结果吻合,证明了新型探头的有效性和实用性。