铸铝合金构件R角涡流检测试验研究

针对飞机机体结构R角区域检测难问题,设计研发了铸铝合金R角涡流检测探头,结合R角实际检测工况,提出采用硅钢作为涡流探头的屏蔽层,可有效屏蔽金属对检测信号的影响;进行了检测工艺参数优化试验,确定了最佳的检测频率,以实现对飞机机体结构R角区域裂纹的快速可靠检测.试验结果表明:在激励频率为400kHz时,检测信号幅值达到最大...     

铝合金焊缝裂纹涡流检测系统设计及试验研究

针对铝合金焊缝表面及近表面裂纹缺陷涡流检测时缺陷信号难于识别问题,开发了基于ARM的铝合金焊缝裂纹涡流检测系统,设计研制了铝合金焊缝涡流检测探头,开展了带有预制裂纹的铝合金焊缝涡流检测试验。试验结果表明:利用研发的铝合金焊缝涡流检测系统及探头能够有效实现对铝合金焊缝表面及近表面裂纹的检测和判别,其中噪声信号阻抗图平行于实部分量轴线,缺陷信号阻抗图呈现"8字"形且和噪声信号具有较大的相位差,具有较高的信噪比。对非铁磁性材料焊缝的涡流检测系统的开发和探头的研制具有一定的工程应用价值。     

超声热成像对含曲率TC4结构表面裂纹的检测仿真

目的 针对含曲率TC4结构的表面裂纹,在分析超声红外热成像检测原理的基础上,进行有限元仿真模拟,研究激励条件对检测效果的影响规律,得到最佳激励参数。方法 首先,设置不同激励幅值、激励频率、激励时间及激励位置等多组方案进行仿真计算。然后基于仿真优化出的最佳激励方案,对含表面裂纹的某航空发动机叶片进行检测,证明仿真结果的准确性。结果 在超声激励过程中,裂纹缺陷区域与非缺陷区域的温差逐渐上升,并在激励结束时达到最大表面温差。随着激励幅值的增加,最大表面温差逐渐上升,上升速率逐渐减小;随着激励频率的增加,最大表面温差逐渐上升,上升速率逐渐增大;随着激励时间的增加,最大表面温差逐渐上升,80 ms后逐渐趋于定值。在裂纹扩展方向上,超声激励施加在构件中央时,检测效果最佳;在垂直于裂纹扩展方向上,超声激励施加在裂纹正下方时,检测效果较差,激励源向两侧移动10~20 mm时,检测效果最佳。通过对含表面裂纹的某航空发动机叶片进行检测试验,可以清晰地看到裂纹信息,检测效果较好,表明仿真结果可靠。结论 研究成果有效地揭示了激励幅值、激励频率、激励时间及激励位置对检测效果的影响规律,为超声红外热成像技术检测含曲率结构表面裂纹的优化奠定了理论基础。     

油气管道裂纹涡流检测探头的研制

分析了基于涡流传感技术的油气管道裂纹检测机理,开发了一种裂纹检测系统,研制不同结构参数的检测探头,对含裂纹试件进行扫查。试验结果表明,环形激励线圈的高度和匝数对探头的检测能力影响显著,减小线圈高度、增加匝数有利于提高探头的裂纹检测性能;研制的涡流检测探头可实现宽1 mm裂纹的有效检出。     

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。     

基于差分涡流检测的铁轨裂纹特征识别方法

对于高速运行的铁路运输领域,铁轨缺陷的无损检测对保障铁路交通的安全运行至关重要。现有的无损检测技术已经基本可以实现裂纹缺陷的定位,但对于裂纹的特征,如长度、深度、延伸角度等,仍缺少有效的检测方法。应用差分涡流检测系统得到裂纹检测信号的幅值和相位变化信号,通过大量试验对不同长度、深度的缺陷样本进行了检测分析。试验得到了检测信号与裂纹特征之间的变化关系,进而研究了激励频率与分辨缺陷深度的关系,以及探头直径对缺陷长度分辨能力的影响。     

基于双频数据融合的电涡流焊接缺陷检测

焊缝表面纹理引起的干扰信号限制了电涡流检测技术对焊接中缺陷的检出,将矩形激励线圈和GMR器件相结合,设计了电涡流检测探头,仿真分析了在0.5,1和4 kHz激励频率条件下该探头检测的磁感应强度的分布规律,并选择0.5,4 kHz构成混频激励,针对这两个频率下的检测数据,提出了对于这两个激励频率数据的融合方法,以FPGA为核心,结合X-Y数控平台,构建了试验平台,针对实际铝合金焊接缺陷进行了试验. 结果表明,该方法在抑制焊接表面纹理造成的干扰信号的同时,也抑制了两个焊接铝合金板夹角引起的干扰,对于直径小于1 mm的亚表面缺陷,虽然两个激励频率下的数据很难清晰体现缺陷,但是采用该方法可被成功检测.     

铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究

为了分析阵列涡流传感器扫查不同位置表面横向裂纹时的线圈输出信号特征,以及焊缝受热区金属材质变化对线圈输出信号的影响,建立铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测的三维有限元模型。结果表明:当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5mm时,裂纹长度与线圈感应电动势的波峰幅值呈单调递增关系,探头扫查侧面裂纹时的线圈感应信号总是大于正上方裂纹;焊接所引起的5A06铝合金材料电导率减小会使线圈的感应电动势幅值增大,且当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度越大,电导率减小在裂纹检测时对线圈输出信号的影响越小。     

垂向减振器铆钉微间隙的远场涡流检测方法研究

垂向减振器铆接微间隙易造成铆钉松动,危及地铁的安全。针对铆钉-孔之间微间隙难以有效检测与定量评估的问题,进行了远场涡流检测技术的仿真研究,研制了专用RFECT(Remote Field Eddy Current Testing)探头,开展了垂向减振器铆接微间隙的检测试验。研究结果表明,RFECT信号幅值仿真结果与铆接微间隙有较好的线性关系,幅值指标优于相位指标。实际检测结果与仿真结果相吻合,能够有效评价垂向减振器铆接微间隙。为有效区分微间隙,最佳激励频率为80~120 Hz。     

基于涡流阵列的裂纹检测仿真分析

分析了涡流阵列检测技术的基本原理。利用有限元方法建立了一种涡流阵列传感器的仿真模型,研究了裂纹检测时的输出信号特征,并考察了工作频率对输出特性的影响。研究表明,裂纹的出现会导致感应线圈输出信号的幅值和相位发生变化,随着激励信号频率的增加,涡流阵列传感器输出信号的差异变大,在3MHz左右时达到最大,然后减小。试验为该传感器的进一步研究及应用提供了参考。     

铸钢-铝合金铆接构件的远场涡流检测工艺研究

对铆接结构的板间间隙进行了远场涡流检测试验研究,建立了铆接结构间隙的远场涡流检测有限元仿真模型,研究了激励电流和激励频率对虚部的影响,在此基础上优化了远场涡流传感器的激励参数。对比分析了实部、虚部特征量对间隙进行定量表征的效果。结果表明,优化后的最佳激励频率为100 Hz,检测信号幅值虚部为定量评估间隙的最优特征量。试验测试结果与仿真结论相吻合,规律一致。     

多层铆接结构铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边裂纹的检测是无损检测领域中的一个难点和热点。基于脉冲涡流检测技术,设计检测探头,并对探头的激励线圈匝数、检测频率、接收传感器距铆钉距离等参数进行优化,研制一种使探头能够围绕铆钉进行旋转检测的装置。检测探头参数和传感器与铆钉之间的距离参数的变化对检测灵敏度的影响较大。旋转装置检测时:激励匝数为180匝、检测频率为100 Hz、探头与铆钉距离4 mm时,对于长度为1、2 mm的铆钉孔周边裂纹检测效果较好;对于长度大于2 mm的铆钉孔周边裂纹,探头距离铆钉10 mm的时候检测灵敏度较高。利用旋转装置检测和纯手动检测的结果对比表明,旋转检测装置能够很好地抑制探头与铆钉之间的距离变化带来的对信号的干扰,减少伪缺陷并提高检测效率。     

基于ANSYS仿真分析的管材涡流检测频率优化研究

针对传统的涡流检测激励频率确定方法存在与实际情况不符和难以得到最佳检测频率的问题,基于大型通用有限元软件ANSYS建立了外径19 mm、壁厚2 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管材涡流检测内插式探头和穿过式探头的仿真模型,根据差动探头的特性,通过计算距人工缺陷不同距离时检测线圈电流的实部IREAL、虚部IIMAG和线圈的阻抗差ΔZ,进而得到缺陷仿真信号,通过比较不同频率下缺陷信号的幅值和相位,确定穿过式探头的最佳检测频率为50 kHz。     

航空发动机叶片动态监测技术

提出了一种铁磁性发动机壳体内叶片动态原位监测方法,该方法利用涡流检测方法监测铁磁性发动机叶片的个数、转速、损伤状态等。将两个磁极固定于铁磁性发动机壳体外表面,将涡流检测探头固定在磁极之间,叶片转动过程中,叶片的尖部划过表面附近涡流场,探头感生涡流信号传输至涡流检测仪。通过每分钟的涡流信号个数计算叶片转速;通过涡流检测信号的幅值,测算叶片与壳体内表面的间隙;通过信号幅值的不同,判断出叶尖表面的缺损;通过间隔时间出现不均匀的涡流信号,判断叶片弯曲或断裂。该方法可以解决铁磁性发动机壳体内叶片的安全监测难题。     

脉冲涡流无损检测技术在裂纹定量中的应用

脉冲涡流是近几年发展起来的一种无损检测技术。与传统涡流不同，脉冲涡流用一个脉冲电流来激励线圈，对检测探头感应的时域瞬态响应信号进行分析，选用信号的峰值、过零时间和峰值时间来对裂纹进行定量检测。对表面和近表面裂纹的长度和深度进行了定量检测，提出了辨别表面和近表面裂纹的公式。试验证实，脉冲涡流只需一次扫描就可对被测试件上不同深度的裂纹实现定量检测，因此具有广阔的应用前景。     

铜覆钢涡流检测探头优化设计与研究

为了提高涡流检测技术对铜覆钢表面及近表面的检测灵敏度,针对探头与铜覆钢的同轴度状态、激励信号频率、探头线圈的匝数及宽度探头等变量对铜覆钢涡流检测过程造成的影响,从同轴度矫正和探头参数优化的角度对铜覆钢涡流检测探头进行设计。利用数值仿真技术从理论上确认探头与铜覆钢的同轴度对涡流检测效果的影响。设计制作直径可调铜覆钢专用检测探头,可检测出铜覆钢材料中深度为0.1 mm的近表面缺陷。采用正交实验方法研究不同因素对涡流检测探头的影响程度。结果表明,铜覆钢涡流检测探头激励频率为25～35 kHz时,探头对于铜覆钢缺陷的检测灵敏度最高。因此,通过改善探头结构、优化探头参数,可提高铜覆钢涡流检测灵敏度。     

飞机铆接结构的远场涡流传感器设计及试验研究

飞机的结构件在铆接时存在铆接误差与应力集中,且在疲劳载荷的作用下容易产生疲劳裂纹,影响飞机的飞行安全性。针对铆接结构的隐藏缺陷,现有技术难以检测,而远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,对铆接结构缺陷的检测具有潜在优势。本研究对铆接结构的隐藏缺陷开展远场涡流检测试验研究,从远场涡流检测理论出发,研究激励/检测线圈距离、匝数与检测频率、灵敏度的关系,在此基础上优化远场涡流传感器的激励参数。结果表明:当激励线圈的匝数为1 000,可感生出较强的涡流场;由于检测线圈采用的是差分形式,当检测线圈距离为7 mm时,检测信号幅值最大,且根据幅值特性或相位特性任一个信号,可准确对缺陷进行定位。     

脉冲涡流阵列成像检测

飞机多层铆接结构中内层埋藏缺陷的检测是无损检测领域的一个难点。设计了一套脉冲涡流阵列检测系统,包括线性霍尔阵列探头和软件成像系统。应用该系统对铝合金深层裂缝及铆接结构内层裂纹腐蚀缺陷进行检测,通过时间切片分析法获取缺陷信号特征值,组成特征幅值的矩阵,实现成像扫描。试验结果表明,采用时间切片分析法能够有效地对试件近表面及内层的缺陷进行成像检测。     

用于钢轨裂纹检测的铁基非晶合金涡流探头研究

在震动冲击及加工缺陷共同作用下,钢轨经过长时间的疲劳运行易造成疲劳裂纹,为对其进行有效检测,设计一种用铁基非晶合金作为磁芯的涡流探头,探头由激励线圈、检测线圈组成。通过试验,对线圈各参数进行优化,以提高灵敏度,增强其抗干扰能力。通过大量试验和实践检测表面,涡流探头可检测出钢轨裂纹。     

阶梯轴部件自动涡流检测系统设计及试验

针对MOCVD设备用阶梯轴类部件表面缺陷的自动涡流检测难题，开发了阶梯轴部件专用自动涡流检测系统，研制了涡流探头的自适应辅助装置，开展了阶梯轴部件对比试样和表面缺陷的自动涡流检测试验研究。试验结果表明，使用研制的涡流探头自适应辅助装置配合自动扫查系统可有效消除提离效应对涡流信号的影响，实现MOCVD设备用阶梯轴部件表面裂纹缺陷、划伤缺陷以及磕伤缺陷的快速自动涡流检测，同时显著提高阶梯轴部件涡流检测的效率，该系统有望应用于复杂阶梯轴部件的自动涡流检测。