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。     

激励参数对脉冲涡流缺陷检测的仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,激励参数与脉冲涡流检测灵敏度、涡流渗透深度密切相关,选择合适的激励参数十分必要。采用COMSOL有限元仿真软件建立了脉冲涡流圆柱型探头的有限元模型,分析了不同幅值、不同占空比以及幅值与时间的乘积相同的情况下,对金属部件表面下缺陷检测的影响。通过有限元仿真分析,提出增大激励幅值可以提高检测的灵敏度,增大占空比可以提高涡流的渗透深度的结论。该结论为工程实践金属内部缺陷检测提供了一定的参考价值。     

基于脉冲涡流的多层异种金属材料内部缺陷检测

多层异种金属材料被广泛地应用于航空航天、国防、核工业等领域。由于异种金属材料的特殊性、复杂性,其内部容易出现缺陷,这对传统的无损检测技术提出了挑战。为了提高对该结构内部缺陷的检测能力,提出了磁集中脉冲涡流检测技术。通过设计优化涡流探头的结构参数和设计磁屏蔽方法聚集磁场,提高了内部缺陷的检测灵敏度。最后,使用磁集中结构的脉冲涡流探头对不同缺陷大小的多层异种结构试件进行了检测和方法验证,试验结果表明,设计的脉冲涡流检测平台能成功检测多层异种试件中的缺陷。     

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。     

基于聚焦探头的带包覆层管道复杂结构部位脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术在带包覆层管道腐蚀缺陷检测中展现出优势而引起广泛关注。本研究设计了一种脉冲涡流聚焦探头,通过有限元仿真与试验,研究其在复杂结构部位中的检测能力。仿真结果显示,设计的脉冲涡流聚焦探头能有效聚集磁场与涡流场能量,有利于对局部缺陷与复杂结构中的缺陷进行检测。通过探究聚焦探头在提离10~50 mm下对管道焊缝及各种尺寸局部缺陷的检测灵敏度,分析其检测能力与提离检测极限,以及在检测过程中的信号特征。结果表明,聚焦探头在提离50 mm下仍能检出尺寸为40 mm×40 mm×1 mm（长×宽×深）的方形局部腐蚀缺陷,焊缝信号的凸起特征、缺陷信号的下凹特征与仿真结果相印证。     

管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验

脉冲涡流检测技术具有非接触、对大面积腐蚀检测灵敏度高等特点,适合通过非开挖外检测方式对埋地管道腐蚀状况作出评价。利用ANSYS MAXWELL有限元分析软件建立脉冲涡流检测仿真模型,分析不同壁厚管道的信号变化规律,结合仿真结果制作了试验装置,并通过该装置对管径为108mm,壁厚分别为6,10mm的管道进行检测。结果表明:不同壁厚的脉冲涡流信号衰减曲线与仿真曲线基本重合。仿真结果为实际非开挖管道腐蚀检测器的设计、远场涡流探头的优化和腐蚀量化评估提供了有效参考。     

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

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。     

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。     

脉冲涡流检测技术的进展

脉冲涡流检测技术主要用于检测亚表面及多层金属结构缺陷。脉冲激励与金属结构缺陷之间发生相互作用,在探头中引起的瞬态响应信号包含大量的缺陷信息,使之具有快速定量检测缺陷的潜力,但也增加了对响应信号解释的难度。评述了脉冲涡流瞬态响应的计算、提离噪声抑制等方面的国内外研究进展,分析了脉冲涡流检测技术的发展方向。     

电磁超声和涡流组合检测方法

两栖装甲车工作环境恶劣,车体尤其是底部容易破损。提出了一种电磁超声和涡流组合检测的快速方法,利用电磁超声的激励信号在被测金属表面感应的涡流,实现表面和近表面缺陷的涡流检测,无须额外增加专门的涡流线圈及其激励电路。设计了组合检测系统和探头,对带有表面缺陷和内部缺陷的装甲钢试块进行了检测试验。结果表明,该方法可以实现装甲钢试块内部缺陷和表面裂纹的检测,比单一的电磁超声检测或涡流检测能获取更全面的有用信号。     

远场涡流探头改进的有限元仿真

远场涡流检测是电磁无损检测中的一个重要的研究方向，主要用于铁磁性管道的无损检测。与传统涡流无损检测相比，它有着对管内外壁缺陷灵敏度一致、提离效应小等一系列优点，但由于检测线圈是在远场区，导致探头过长，给实际检测带来了不便，因此，需要对其进行改进，提前远场区，拉近激励和检测线圈的距离。首先叙述了探头改进的一系列方案，然后针对这些方案利用有限元仿真工具ANSYS对其进行了仿真试验，得出了仿真结果，给实际的检测系统试验提供了理论上的指导作用。     

Excitation with phase shifted fields-enhancing evaluation of deep cracks in eddy-current testing

This study enhances the applicability of eddy current testing to the evaluation of deep surface-breaking cracks in the front face of thick structures, while keeping the advantages of higher frequency inspection. The key idea is to suppress eddy currents on the surface of a test-piece, and thus realize the deeper penetration of eddy currents. Based upon this idea, a mutual induction eddy current testing probe, consisting of four coaxial rectangular tangential exciter coils and a pancake pick-up coil, has been designed. The exciters are driven by AC currents with different phases and amplitudes, which contrive to emulate the desired behavior. Numerical simulations and consecutive experimental verifications are presented in the paper. It is revealed that when the new probe is used for inspections under a frequency of 10 kHz there is a 20% difference between signals due to an electro-discharge machined (EDM) notch of 15 mm depth and those due to one of 20 mm depth. On the other hand, a conventional probe driven with the same frequency gives only 1% difference between the signals of the two EDM notches.     

涡流新技术在油罐底板腐蚀检测中的应用

突破了传统涡流检测的应用局限，介绍了油罐底板腐蚀涡流检测新技术，如远场涡流技术，相控阵技术和磁饱和技术等。建立了试验远场涡流检测系统。试验结果表明，采用涡流方法检测罐底腐蚀是可行的，探头的改进方式及质量对试验结果影响较大。为了达到对各种形状缺陷的有效诊断，提高检测灵敏度和准确性，还需进一步改进和完善远场涡流检测系统。     

基于频谱分析的涡流探头工作频率确定方法及检测系统研究

涡流检测对某一被测量的检测灵敏度很大程度上依赖于试验频率。文章提出了一种基于频谱分析的涡流探头最佳试验频率获取方法,设计了数字化涡流阻抗检测系统。在该系统中,激励信号具备扫频输出和单频输出功能,探头检测信号拾取后数字化分解为实部和虚部。借助该系统,可方便、快捷、实时地获取每一探头的阻抗频谱,根据实际需要分析获得最佳试验频率。     

Inspection of defects in conductive multi-layered structures by an eddy current scanning technique: Simulation and experiments

The forward problem of eddy current detection of defects by scanning conductive multi-layered structures is investigated and the change of the probe coil impedance is modeled by using finite element analysis method. Based on the ANSYS software a fast simulating program is developed and then the coil impedance changes due to the existing of defects in different lengths, shapes and at different locations in conductive multi-layers are calculated. An experimental eddy current testing system combined with a scanner is established and scanning testing experiments are carried out. The simulation and experimental results are compared. The agreement of them shows that the technique studied is promising and can help us to understand the probe responses and can be applied to the inversion model to determine the defect parameters in many important fields ranging from aerospace to energy and transportation industries.