航空发动机涡轮叶片涡流自动化检测试验研究

涡流检测技术对工件表面或近表面的缺陷有很高的检出灵敏度,且检测线圈不需与被测物直接接触,可进行高速检测,易于实现自动化。针对航空发动机涡轮叶片的复杂曲面人工检测难度大、效率低等问题,研制了一套六自由度机器人涡流自动化检测系统,该系统可自行对其工作空间、工作表面和运动学的工作特性进行分析研究;设计了多种典型涡轮叶片专用弹压式涡流检测探头,可自适应叶片形貌及叶片安装误差;开展了涡轮叶片检测自动扫查检测试验,优化了涡流检测的激励频率和自动扫查速度。结果表明:可弹压式涡流探头对叶片表面缺陷可自适应涡轮叶片的复杂表面,提高了自动化检测的精度,同时弥补提离变化和安装误差。当激励频率为1.25~1.75 MHz、扫查速度为30 mm/s时,检测灵敏度较高,能有效检出缺陷。相比于人工涡流检测方法,该自动化检测系统提高了叶片的检测效率。     

基于频谱分析的脉冲涡流检测提离消除技术

脉冲涡流检测中由于探头倾斜等原因容易产生提离效应,严重影响缺陷的定量精度。利用激励脉冲频率成分丰富的特点,提出了一种基于频谱分析的提离效应消除新方法。通过试验发现,经该方法处理后的有提离的原始检测信号在低频部分已基本重合,消除了提离效应对低频的影响,且可通过提取低频特征值对缺陷的深度进行定量。试验结果证明,该方法可以有效地消除提离效应,提高缺陷的定量检测精度。     

奥氏体锅炉管氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测

针对奥氏体锅炉管内氧化皮堆积带来的机组安全隐患问题,应用脉冲涡流技术对氧化皮堆积厚度进行定量检测。设计并制作了开合式传感器,该传感器具有结构简单、使用方便、通用性较强的优点。构建了脉冲涡流检测试验系统,并将其用于TP347H管样内氧化皮堆积厚度的检测,试验研究了传感器信号特征、提离影响及阵列接收效果。结果表明:检测信号峰值与氧化皮堆积厚度存在线性关系,可用于堆积厚度的准确定量;信号峰值随传感器提离增加而线性减小;以阵列接收信号差分峰值为特征量,可消除服役锅炉管电磁属性转变带来的影响。研究成果可为奥氏体锅炉管氧化皮堆积厚度检测提供应用参考价值。     

脉冲涡流检测提离效应的抑制方法

脉冲涡流检测中由于探头倾斜或被测对象表面不光滑等原因容易产生提离效应,提离效应严重影响着脉冲涡流无损检测的结果。提出了一种基于差分信号二阶微分零时刻值匹配补偿的方法。首先建立相应的提离参考数据库,然后通过索引二阶微分零时刻值匹配提离参考信号,计算补偿比,利用补偿公式对提离效应进行抑制。通过试验发现,经该方法处理后的有提离差分信号能够与无提离的差分信号可以很好的吻合,消除了提离效应对差分信号的影响。试验结果表明了该方法能够对多层金属结构的内部缺陷检测具有较好的提离抑制效果。     

飞机多层金属结构脉冲涡流检测提离效应的抑制

探头提离造成的信号畸变是脉冲涡流检测中主要干扰之一。本研究针对飞机多层铆接结构脉冲涡流检测中的提离效应进行抑制,采用一种基于提离数据库的峰值补偿方法对探头提离效应进行了一定程度的抑制。通过线性阵列探头获取提离补偿后的信号峰值,组成幅值矩阵,实现成像检测。对比探头提离的抑制效果,实验结果表明,该方法能够有效地运用于多层金属结构近表面及深层缺陷的提离检测。     

超导电缆不锈钢护套焊缝的涡流阵列检测

针对常规无损检测方法无法满足超导电缆不锈钢护套焊缝检测要求以及较高检测效率要求的问题,采用涡流阵列检测技术对电缆不锈钢护套焊缝进行检测,通过研究检测频率、提离效应等对检测信号的影响,确定适用于薄壁不锈钢护套焊缝检测的涡流阵列检测工艺,分别在带有人工缺陷和自然缺陷的试样上进行工艺验证,同时采用X射线和工业计算机层析成像等检测方法验证涡流阵列检测工艺的有效性,为后续实现超导电缆不锈钢护套焊缝的在线实时检测提供依据。     

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。     

铝薄板模拟分层缺陷的阵列涡流检测仿真

采用阵列涡流检测方法对4mm厚铝薄板进行检测,用不同孔径、不同埋深的平底孔模拟分层缺陷,通过Ansys仿真和试验检测工艺参数、缺陷大小与埋深对阵列涡流信号的影响。结果表明:阵列涡流检测在探头以标称频率工作时灵敏度最高,在缺陷直径8~12mm范围内,相同尺寸的缺陷,埋深越小,感应电压越大,相位滞后角减小;埋深相同的缺陷,缺陷尺寸对相位值影响较小,可以通过感应信号相位来确定分层缺陷埋深。     

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、4.5 mm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。     

基于双切向涡流的阵列探头设计及仿真

承压类特种设备在石油化工等行业应用广泛，然而，出于防腐等需要，承压设备外常涂有涂层，给检测带来了难度。针对涡流检测技术在带涂层检测中的应用，提出了一种基于双切向涡流的阵列探头，并对其阵列单元的性能和阵列探头的整体结构进行分析和设计。理论分析表明，所提出的阵列单元可消除激励线圈到接收线圈直接耦合信号的影响，同时，该探头能够同时实现对不同长度和不同角度裂纹的定量分析，进而提高裂纹的检测精度。此外，为减小提离效应对检测结果的影响，设计了带有弹簧的阵列探头结构，弹簧始终处于压缩状态，以保证在检测过程中探头的提离最小，该研究可为带涂层设备的检测提供一定技术支持。     

Lift-off effect in high-frequency eddy current conductivity spectroscopy

Precision eddy current measurements have been shown to be capable of characterizing the near-surface residual stress and cold work profiles in surface-treated components. To capture the peak compressive residual stress in moderately shot-peened (Almen 4–8 A) nickel-base superalloys, the eddy current inspection frequency has to be as high as 50–80 MHz. Unfortunately, spurious self- and stray-capacitance effects render the complex eddy current coil impedance variation with lift-off, the so-called lift-off curve, highly nonlinear, which makes it difficult to achieve accurate eddy current conductivity measurements beyond 25 MHz in the presence of even the slightest lift-off uncertainties. As opposed to the well-known inductive lift-off effect that decreases with increasing probe size, the capacitive lift-off effect increases with probe size. Both effects increase with frequency with the inductive effect being initially stronger, but then taken over at high frequencies by the faster growing capacitive effect. Since the two effects produce opposite curvature in the lift-off curve, in the frequency range where they are approximately equal to the lift-off curve becomes essentially linear and fairly accurate, conductivity measurements can be conducted even in the presence of lift-off variations.     

便携式钢轨疲劳裂纹检测装置的研制

基于脉冲涡流理论和应用信号处理技术等研制出一款便携式钢轨疲劳裂纹检测装置。对该装置各功能模块的技术特点和整体性能加以描述。试验表明，该装置在显著降低检测装置功耗的同时，仍可有效抑制提离现象对检测的影响，即在一个足够宽的提离范围内，仍可快速检测到被测件表面的裂纹。     

一种基于DDS技术的脉冲涡流信号源的实现

脉冲涡流检测技术是近几年新兴的无损检测方法。与传统涡流检测法不同,它以一定占空比的方波脉冲为激励,此信号经过傅里叶变换可分解为无限多个谐波分量之和,所以在采集的磁场信号中含有更多信息。根据脉冲涡流检测法自身的特点,基于DDS技术,设计了一种参数可调式脉冲波形发生器。通过试验验证,此波形发生器性能稳定、参数设置方便,能满足涡流检测系统激励信号的要求,有很好的推广应用价值。     

涡流检测传感器提离效应的抑制

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的轨迹近似为直线，采用单片机测量阻抗的幅值和相位，利用阻抗变换的方法有效地实现了提离干扰信号的抑制。     

Measurement of lift-off using the relative variation of magnetic flux in pulsed eddy current testing

Measurement of lift-off can be used to assess the thermal insulation thickness and it has the potential to reduce the lift-off effect in pulsed eddy current testing. In this paper, first, the relative variation of magnetic flux is proposed as a feature for the measurement of lift-off. And then, how to directly obtain the key parameters of the feature from the testing signals is provided. At last, the validity of the feature is verified by simulations and experiments, respectively. The results show that the feature is suitable when the lift-off is tens of millimeters and the plate is ferromagnetic.     

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。