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。     

基于远场涡流的管道局部缺陷定量评估方法

在基于远场涡流的管道缺陷定量检测中,设置12个紧贴内管壁、周向均匀分布的传感器作为接收线圈来实现管道局部缺陷的检测。当发射线圈处于管道缺陷位置时,传感器检测的远场涡流相位信号中叠加了发射线圈处缺陷所造成的伪峰信号,影响了传感器处管道缺陷定量分析的正确性;为了去除伪峰信号,在远场区域,设置了与发射线圈同轴的双接收线圈。去除伪峰后的传感器检测信号再进行强局部线性回归和小波阀值去噪处理,得到能真实反映管道局部缺陷的特征信号;最后,基于特征信号,提出了分别适用于单支管道和拼接管道的缺陷定量评估方法。通过实验验证,该评估方法在管道缺陷的定量检测中具有很好的实用性。     

高分辨率TMR传感器阵列磁场成像涡流检测探头

提出了一种基于高分辨率隧道效应磁阻(TMR)传感器阵列和双排圆形三相激励线圈磁场成像的新型涡流检测探头。由相位相差120°的三相电流激励的线圈在空间上交替排列,因此对应感应涡流在导电样品中交替变化,从而宏观上产生在空间移动的涡流和磁场。TMR阵列可对磁场成像检测出样品中存在的缺陷。TMR传感器阵列含64个传感器,测得的磁场图像具有0.5 mm的空间分辨率。基于压缩磁矢势方程,建立三维有限元仿真模型来研究该阵列探头的工作原理,并仿真预测该探头对不同方向和尺寸缺陷的检测图像;还制作了一个探头样机,用来检测含有人工缺陷的铝样品。结果表明该探头能有效检出不同方向的缺陷和尺寸为1 mm×0.2 mm×1 mm深的微小缺陷。     

基于TMR传感器阵列的蒸汽发生器换热管检测探头设计

文中设计了一种用于核电站蒸汽发生器换热管检测的涡流探头,该探头使用高分辨率、高灵敏度的隧道效应磁阻(TMR)传感器阵列对涡流电流产生的磁场成像,通过分析磁场图像数据,来快速准确地定位换热管中存在的缺陷。文中建立了基于压缩磁矢势方程的有限元仿真模型,来模拟缺陷检测的物理过程;研制并测试了由磁场激励线圈、TMR传感器阵列和数据采集系统组成的实验探头,对带有缺陷的换热管样品(Inconel 690)进行了检测,观察传感器输出的电压信号变化即可直观的反应出被测样品的缺陷情况。     

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.     

材料电导率对圆台状脉冲涡流差分传感器检测信号的影响

当采用圆台状脉冲涡流差分传感器进行检测时,检测信号特征会受试件电导率的影响,为研究电导率对该传感器检测信号特征的影响规律,建立了圆台状差分传感器检测缺陷的有限元模型,仿真分析了电导率对激励线圈顶部与底部磁场变化的影响规律,并研究了电导率对差分检测信号特征的影响,最后通过实验对仿真分析结果进行了验证。研究结果表明:当电导率不同时,圆台状传感器激励线圈顶部与底部各磁场检测信号在上升阶段存在明显的差异,且随着电导率的增加,检测信号曲线在上升阶段上升的速度会降低,此外差分检测信号的峰值也会随着电导率的增加而增大。     

基于增强磁场涡流的高速轨道缺陷检测方法

在高速轨道运输领域中,电涡流检测以其非接触、易实现自动化等特点,被广泛应用于钢轨表面缺陷的检测,然而,由于趋肤效应的存在,涡流检测很难探测出内部伤损。提出了一种增强磁场涡流以抑制趋肤效应的方法:在涡流检测线圈之上增加一个通入直流电流的U形电磁铁,用磁轭导磁到钢轨以增强磁轭下的磁场。通过ANSYS软件进行有限元仿真,分析了增强磁场后涡流渗透深度的改变,同时仿真研究了磁轭的提离和间距对检测效果的影响。搭建了高速轨道检测的实验平台,进行了增强磁场涡流实验,结果表明,适当地增大背景磁场能够使涡流检测到深层次的缺陷并可以提高检测信号的信噪比。     

[车辆工程与测控]基于增强磁场涡流的高速轨道缺陷检测方法

在高速轨道运输领域中,电涡流检测以其非接触、易实现自动化等特点,被广泛应用于钢轨表面缺陷的检测,然而,由于趋肤效应的存在,涡流检测很难探测出内部伤损。提出了一种增强磁场涡流以抑制趋肤效应的方法：在涡流检测线圈之上增加一个通入直流电流的U形电磁铁,用磁轭导磁到钢轨以增强磁轭下的磁场。通过ANSYS软件进行有限元仿真,分析了增强磁场后涡流渗透深度的改变,同时仿真研究了磁轭的提离和间距对检测效果的影响。搭建了高速轨道检测的实验平台,进行了增强磁场涡流实验,结果表明,适当地增大背景磁场能够使涡流检测到深层次的缺陷并可以提高检测信号的信噪比。     

石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理

脉冲远场涡流检测相较于常规远场涡流检测可提供更多的时频信息以用于被测管道分析,因此脉冲远场涡流检测在石油管道内检测技术中具有更广泛的应用前景。通过分析管道内脉冲远场涡流检测信号的时域信息,得出电压负峰值更适合作为实际检测中缺陷分析的特征量,并且用基于脉冲远场涡流的检测仪器进行了测试分析与验证。通过ANSYS模拟实际有缺陷管道内的脉冲远场涡流检测,并提取电压负峰值作为特征量,得出当发射线圈处于缺陷位置时,检测特征信号亦会产生变化,出现伪峰。通过设置双检测线圈达到消除发射线圈附近缺陷对电压负峰值的影响,在分析中发现双检测线圈由于不同位置对电压负峰值的影响可以通过零均值归一化的方法消除。零均值归一化方法在脉冲涡流检测中的应用具有重要意义,其不仅可以消除线圈位置对检测信号带来的影响,亦将检测信号映射到统一尺度。所提出的方法通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证,提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性。     

三维远场涡流探头的设计与实验研究

远场涡流检测技术能检测导电管材整个管壁缺损而不受集肤效应和提离效应的影响。但是，由同轴的激励线圈和检测线圈构成的传统远场涡流探头只能检测管壁周向缺损的平均情况而不能确定其缺损的周向具体位置。本文设计了一种新型内通过式三维远场涡流探头，实验证实了其远场效应的存在并确定了甲型探头结构。以油田实际的采抽钢管为检测对象对管壁的对称缺损和不对称缺损进行了对比检测实验，证明了新型探头对缺损的三维位置的可确定性，同时也证明了局部磁场变化对管壁周向其他位置的磁场也有影响。