相轨迹电涡流无损检测方法及频率响应特性研究

基于电磁涡流检测的变压器等效理论,研究了激励频率对电涡流等效变压器模型中各参数的影响。对不同频率正弦激励下空间磁通密度法相分量B_z信号进行相敏解调,并绘制其相轨迹图。仿真及实验结果表明,在不同频率的电流激励下,B_z的相轨迹最大值点所处位置相同.在该最大值点处,单一频率激励下B_z的相轨迹均呈现较好的线性度。而当激励频率变化时,相轨迹的斜率k_B呈现出高维度的变化规律,利用多项式拟合方法对k_B=f(ω)进行最小二乘拟合后发现,被测材料表面及内部缺陷均会对k_B=f(ω)的模型产生影响,表面缺陷对高频部分影响更明显,而内部缺陷使低频部分的变化更大。利用这一结论可有效识别缺陷深度,且该方法实现了对提离噪声的抑制。     

涡流检测探头提离变化对阻抗的影响及消除技术

简要介绍了涡流检测的基本原理和涡流探头的特性;分析和研究了涡流检测探头提离变化对阻抗的影响;针对单层金属板厚度的电涡流检测,根据仿真结果,提出了优选激励频率消除探头提离影响的新方法.对于非接触式单层板厚度涡流检测的研究与应用,具有重要参考价值.     

涡流检测探头提离变化对阻抗的影响及消除技术

简要介绍了涡流检测的基本原理和涡流探头的特性;分析和研究了涡流检测探头提离变化对阻抗的影响;针对单层金属板厚度的电涡流检测,根据仿真结果,提出了优选激励频率消除探头提离影响的新方法.对于非接触式单层板厚度涡流检测的研究与应用,具有重要参考价值.     

飞机轮毂涡流检测中探头提离效应的分析与抑制

为了有效抑制飞机轮毂的涡流检测中线圈探头的提离变化给检测结果带来的干扰,利用三维有限元法建立了凹弧面上方线圈阻抗的计算模型,对比分析了不同曲率半径的凹弧面上,由探头的提离改变所形成的线圈阻抗变化轨迹的特征,并进一步建立了凹弧面上缺陷检测的模型,从理论上深入地研究了提离变化给缺陷信号产生的影响,结果表明凹弧面的曲率半径越小,提离引起的阻抗变化越大,但不论曲率半径如何变化,提离轨迹均可近似为一条直线,并存在一个合适的频率点,可使缺陷信号和提离轨迹之间出现90°的相位差,根据此特征提出了利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰的方法,实验验证了理论分析的正确性和可靠性,为轮毂等小曲率半径的凹弧面涡流检测提供了抑制提离噪声的理论依据.     

数显涡流电导仪的研制

本文利用ANSYS软件通过涡流检测线圈阻抗的数值计算,表明涡流检测传感器相对于被测导体的提离效应在阻抗平面图上是近似为直线的轨迹,提出利用相位变换的方法实现提离干扰信号的抑制,并在此原理基础上,设计了以ARM9微处理器为核心的、基于幅相鉴别抑制提离效应的涡流电导仪硬件电路,并给出了系统的软件层次框架.最后对标准试块进行测量,分析了测量结果和提离抑制效果,为研制智能化数显涡流电导仪提供了良好的基础.     

脉冲漏磁检测技术中传感器性能影响因素研究

漏磁检测技术广泛应用于铁磁性材料的检测。脉冲漏磁检测采用脉冲激励对被测试件进行局部磁化,它的优点是能对较大提离下的铁磁性材料实现缺陷检测。分析了2种不同截面激励线圈下传感器的灵敏度情况,确定矩形截面激励线圈灵敏度高、受提离影响明显;并采用有限元法对矩形激励线圈厚度、匝数密度、尺寸大小及磁轭极靴高度、两极靴间距等对检测结果与提离值之间的关系进行分析,为合理选择传感器参数及优化传感器性能提供依据。     

平面柔性涡流传感器工作频率影响分析与验证

平面柔性涡流传感器能同时独立测量电导率和提离,在应力评估、缺陷检测方面具有较大优势。文中采用有限元法仿真分析了工作频率对平面柔性涡流传感器性能的影响,在工作频率为500 k Hz时,使用所设计的平面柔性涡流传感器对铝合金3A21进行了拉伸应力试验,得到铝合金电导率与拉伸应力的关系。实验结果表明,在合适的工作频率激励下,平面柔性涡流传感器能有效实现导电材料的电导率测量和应力大小的评估。     

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。     

电涡流相位梯度及其在导电材料缺陷识别中的应用

使用空间域相频谱分析方法,将相位梯度作为缺陷检测信号特征量,对不同类型的缺陷进行检测和分类。数字相敏解调技术用于提取检测信号的相位梯度。采用双空气芯线圈涡流传感器并施加1～10 kHz多频激励信号,对平板金属样件进行表面缺陷、下表面缺陷、内部缺陷的识别及分类。实验结果证明,实验系统可以有效地检测出缺陷,并通过空间域相频谱分析得到可视化检测结果,采用相位梯度作为特征量有效抑制了提离噪声对检测结果的影响。     

脉冲涡流传感器在刹车盘表面缺陷检测中的应用

采用控制变量法从激励信号的占空比、电压幅值和激励线圈提离高度3个方面研究不同影响因素对脉冲涡流传感器检测刹车盘表面缺陷的影响规律。用DG1022U函数发生器产生脉冲激励信号;设计了由圆柱形激励线圈和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;用USB4711A数据采集卡采集信号,经MATLAB小波去噪后提取信号的峰峰值和信噪比。     

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。     

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。     

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。     

永磁调速器的涡流场分析与性能计算

设计了一种单组结构的永磁调速器,通过对其进行静态磁场分析,得到了静态时导体环中磁通沿周向、径向及轴向的分布。然后建立了三维运动涡流场的有限元模型,理解了设备运行时涡流场的分布并对涡流进行了参数化分析。在此基础上分析了磁场间的耦合力分布,解决了轴向力失衡问题。通过实验测试,得到的实验特征参数关系曲线与有限元特征参数关系曲线相吻合,表明了所设计的永磁调速器有效、可行。     

基才Maxwell的盘式制动器辅助电磁制动装置的有限元分析

简述了盘式制动器电磁辅助制动装置（以下简称制动装置）的结构和原理,运用标量磁位和矢量电位,描述了制动装置三维磁场的分布,给出了制动转矩的计算方法,建立了制动装置完整的三维有限元模型。借助Maxwell软件三维瞬态求解器,获得了制动装置稳定工况时的磁感应强度和电涡流密度分布云图,分析了磁感应强度和电涡流密度分布的特点及变化规律,并计算了制动转矩,为实际设计和优化制动装置提供了一定的依据。     

高速列车混合励磁涡流制动系统的设计与分析

相比于单独磁源励磁的涡流制动方式,混合励磁涡流制动有着可控且节能、适用于多种制动模式等优势。针对高速列车制动时制动功率消耗大的问题,为满足制动安全可靠的需要,根据电磁场原理提出了一种混合励磁轨道涡流制动系统,阐明了机械系统进行制动器的提放动作、电磁系统进行涡流制动的工作过程。通过对电磁系统进行有限元分析(FEM),对速度、气隙、励磁电流等因素对制动力、吸引力的影响进行了讨论,并在此基础上对电磁系统的结构进行了优化。优化结果表明制动系统达到了更好的性能。     

Three-dimensional electromagnetic analysis and design of permanent magnet retarder

An eddy current retarder for vehicles generates much heat when it works continuously, which leads to serious decline in braking torque. This paper proposes a novel permanent magnet retarder (PMR) for vehicles, whose cooling system connects with engine cooling-water. A three-dimensional finite element model is developed to model the electromagnetic behavior of a permanent magnet retarder under a constant speed. The magnetic field and eddy current field in PMR are numerically solved by a finite element method. By accounting for the nonlinear permeability of the rotor and the weakened effect in the magnetic field that is generated by the eddy current magnetic field, the calculation accuracy of air-gap magnetic field is enhanced. Experiment shows that the temperature of the retarder is less than 150°C, and the braking torque keeps the hard characteristics curve. The calculated air-gap magnetic flux density is fairly good agreement with the measured one.     

不锈钢表面裂纹方向电磁检测方法

针对传统交流电磁场检测表面不定方向裂纹容易出现漏检的问题,研究了旋转磁场下感应电流方向、裂纹方向变化对平板表面裂纹检测幅值的影响,推导了裂纹走向角度与平面磁场分量波谷幅值的关系表达式,从检测机理角度提出了裂纹方向判定方法及影响因素.建立了奥氏体不锈钢表面裂纹交流电磁场检测有限元仿真模型,开发了基于双U形激励和高分辨率隧...     

Characteristics of Eddy Current Attenuation and Thickness Measurement of Metallic Plate

In eddy current testing, the law of attenuation of eddy current(EC) is of great concern. In conductive half space under the excitation of uniform magnetic field, the EC density decreases exponentially in the depth direction. However, in conductor with finite thickness tested by coil, the distribution of EC in the depth direction is more complicated. This paper studies the characteristics of EC attenuation in metallic plate of finite thickness. Simulation results show that there is an EC reflection at the bottom of plate, which changes the law of EC attenuation. A new concept, namely the equivalent attenuation coefficient, is proposed to quantify the speed of EC attenuation. The characteristics of EC attenuation are utilized to explain the nonmonotonic relation between coil voltage and plate thickness. Procedure of selecting frequency is discussed. Thereafter, measurement of plate thickness is carried out and accurate result is obtained.     

磁场中轴向变速运动载流梁的参强联合共振

研究磁场环境中轴向变速运动载流梁在简谐激励作用下的参强联合共振问题,应用弹性力学理论、电磁场基本理论以及哈密顿变分原理,得到轴向变速运动载流梁的非线性磁弹性耦合振动方程。利用伽辽金积分法对其进行时间变量和空间变量的离散化,进而运用多尺度法以及坐标变换的方法求得系统主共振-主参数共振的幅频响应方程。通过算例,得到了系统随不同参数变化的幅频响应曲线图、时间历程图、相轨迹图、庞加莱映射图和共振系统的动相平面轨迹图,分析了轴向速度、轴向拉力、磁感应强度、电流密度及强迫激励对系统主共振-主参数共振特性的影响,结果表明系统呈现典型的非线性振动特征和复杂的动力学行为。