基于暂态磁场梯度信号的脉冲涡流无损检测和定量评估技术

脉冲涡流检测技术是目前对多层金属结构实施有效检测和定量评估的无损检测方法之一。传统脉冲涡流检测技术基于电磁感应原理,采用感应线圈或磁场传感器采集暂态磁场信号,以实现对多层金属结构内部缺陷的定位、识别以及量化评估。文章提出一种新型脉冲涡流检测技术,该技术主要基于已在核磁共振成像(MRI)领域得到应用的磁场梯度测量技术,将磁场梯度信号测量与脉冲涡流检测相结合,以实现对多层金属结构脉冲涡流检测灵敏度的提高。基于ETREE解析法,建立了所提方法的理论模型,推导了脉冲涡流检测磁场梯度信号理论表达式。通过仿真和试验,证明了该方法在多层金属结构亚表面材质劣化检测中的优势。     

脉冲涡流检测技术的研究

脉冲涡流检测技术作为当前无损检测的一种新技术,能够快速方便地检测金属导体构件中的缺陷。与传统的单频涡流技术相比,宽频谱的脉冲信号激励使得响应信号中包含了更丰富的缺陷信息。对不同深度的表面缺陷进行了检测,分析了差分信号的特征值与缺陷深度之间的关系,试验表明利用峰值不仅可以判断缺陷位置,而且还与缺陷的深度之间呈线性关系。并对一阶微分信号的特征进行了分析,结果发现,采用一阶微分信号分析可提高脉冲涡流检测系统的线性度。     

下表面腐蚀定量中的低频脉冲涡流检测技术

由于受集肤效应的影响,传统的涡流检测技术很难对多层结构中的腐蚀缺陷进行有效检测。为解决飞机结构中下表面缺陷的定量检测问题,通过研究低频涡流与脉冲涡流检测技术原理,结合两者的优点,设计研制了一套完整的无损检测系统。在对检测信号进行瞬态分析的基础上,通过峰值、过零时间等特征量,实现了下表面腐蚀缺陷体积与深度的定量检测。而且通过对峰值曲线的分析,实现了缺陷长度的定量检测。试验结果表明,低频脉冲涡流检测技术在飞机无损检测行业中具有广阔的应用前景。     

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。     

基于固态磁场传感器的脉冲涡流检测铁磁性构件腐蚀缺陷

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,该技术可用于铁磁性材料腐蚀缺陷的检测和评估。目前国内外铁磁性材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测多采用盘式检出线圈拾取感应电压信号,但对采用固态磁场传感器拾取磁场信号的分析尚存不足。通过解析建模仿真和试验发现,与传统感应电压信号相比,磁场信号对铁磁性构件腐蚀缺陷深度的响应更为灵敏,有利于铁磁性构件腐蚀缺陷检出率和评估精度的提升。     

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。     

金属亚表面腐蚀缺陷的脉冲调制涡流磁场梯度成像

由于工况复杂,在役金属构件极易产生亚表面腐蚀缺陷,严重影响其安全运行。脉冲调制涡流检测技术是一种新型脉冲涡流检测技术。相较传统脉冲涡流检测技术,其在金属构件缺陷检测和评估中具有优势;将其与磁场梯度测量技术有效结合,探究其在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的成像方法和技术优势。通过有限元分析,发现相较脉冲涡流磁场梯度信号,脉冲调制涡流磁场梯度信号对金属亚表面腐蚀缺陷边缘识别具有更高的灵敏度。并且,搭建了相关试验系统,通过试验验证了仿真分析结论。试验结果表明,脉冲调制涡流磁场梯度检测信号对金属构件亚表面腐蚀缺陷成像具有更高的精度,有利于缺陷的检测。     

脉冲涡流技术对飞机结构内层裂纹缺陷的检测识别

如何检测老龄化飞机多层结构中的裂纹缺陷一直是无损检测领域的一个难点。脉冲涡流技术是一种可以对多层结构中缺陷进行有效检测的电磁无损检测技术。理论推导了脉冲涡流渗透深度的公式,得出适当的减小脉冲激励频率与增加占空比有利于检测深层缺陷。设计了实验系统与矩形传感器,对激励信号的频率与占空比进行了优化设计。对多层结构中的内层缺陷进行了实验,并对微弱的检测信号进行了必要的数据处理。实验结果证明脉冲涡流检测技术可以对内层裂纹缺陷进行有效的检测。脉冲涡流技术将会在航空无损检测领域发挥重大的作用。     

基于脉冲涡流差分信号提离交汇点的亚表面层材质劣化检测技术理论研究

多层金属结构广泛应用于石油、化工、航天和能源等工业领域的大型、复杂装备中。由于服役工况一般较为恶劣,该结构亚表面层材质性能会出现劣化,直接威胁到大型、复杂装备的安全运转。通过脉冲涡流检测理论仿真,发现了一种基于脉冲涡流差分信号的新型提离交汇点。通过对该交汇点的特性研究,提出了一种能够对多层结构亚表面层材质劣化进行检测和评估的方法。由于当前的脉冲涡流检测技术主要针对金属结构表面层材质劣化进行检测,所以该方法的提出拓展了脉冲涡流检测技术的应用领域。通过数值仿真,所提方法的正确性及实用性得到了验证。     

基于LabVIEW的脉冲涡流检测系统

脉冲涡流检测技术采用频谱丰富的脉冲作为激励信号,响应信号中包含多个频率的分量,从而增强了脉冲涡流检测的抗干扰能力,增加了检测的深度。采用虚拟仪器技术,研制了一套基于LabVIEW的脉冲涡流检测系统。系统由脉冲涡流检测硬件电路、上位计算机、数据采集卡以及相关软件组成。重点介绍了硬件电路中的激励源、前置滤波和传感器模块的设计。通过对标准试样进行检测试验,表明该系统具备良好的检测性能。     

Quantitative non-destructive evaluation of wall thinning defect in double-layer pipe of nuclear power plants using pulsed ECT method

In this paper, an inversion algorithm for three-dimensional profile reconstruction of wall thinning defect in a double-layer region of a typical coolant pipe of nuclear power plants from pulsed eddy current testing (PECT) signals has been proposed and experimentally validated, based on a fast simulator of PECT signals and a deterministic optimization strategy. First, the fast simulator developed by authors for PECT signal prediction based on a Fourier-series scheme in addition with interpolation and database approaches is briefly described as a base for the inversion of PECT signals. Then, the formula of the conjugate graduate inversion algorithm for sizing three-dimensional wall thinning from PECT signals is deduced in detail based on that for crack like reconstruction using single frequency ECT signals. The three-dimensional local wall thinning is modeled as a group of planar defects with different length and depth which are reconstructed from two-dimensional scanning PECT signals through inverse analysis. Through conducting PECT experiment for double-layer coolant tube test-piece and reconstructing wall thinning profile from the measured signals, the efficiency and the robustness of the proposed inversion algorithm are demonstrated.     

A hybrid nondestructive testing method of pulsed eddy current testing and electromagnetic acoustic transducer techniques for simultaneous surface and volumetric defects inspection

In this paper, a hybrid nondestructive testing (NDT) method combining with the pulsed eddy current testing (PECT) method and the electromagnetic acoustic transducer (EMAT) method has been proposed and validated through numerical simulations and experiments. First, a numerical code is developed for the simulation of hybrid EMAT/PECT signals based on the developed EMAT and PECT code. Second, based on the numerical simulation, the influences of the eddy current induced by the excitation coil and the eddy current due to the velocity effect of the ultrasonic wave are compared and analyzed. In addition, the features of the EMAT and the PECT signals are analyzed respectively. Third, several signal separation and extraction methods are proposed on the basis of the spectral analysis and filtering strategies for extracting EMAT and PECT signals from the mixed signals of the hybrid EMAT/PECT method and their validity are evaluated through experiments. Finally, hybrid EMAT/PECT experiments are conducted and three types of defects (surface defects, bottom thinning defects, composite defects) in an aluminum plate and a SUS304 plate are successfully detected at the same time using the proposed hybrid NDT method and the signal feature parameters. Based on the numerical and experimental results, the proposed hybrid PECT/EMAT NDT method is demonstrated both high detectability and high efficiency for detecting surface and volumetric defects at the same time.     

脉冲涡流无损检测技术的研究进展

脉冲涡流检测技术是涡流检测技术的一个新兴分支,其宽频谱的激励方式使得脉冲涡流检测技术在航空航天、压力容器、铁路和管道等领域广泛应用。综述了脉冲涡流检测技术在金属缺陷、应力和热成像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。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method

Pulsed eddy current testing (PECT) method for electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials is proposed. Based on time-domain analytical solutions to the PECT model of ferromagnetic plates, the conductivity and permeability are determined via an inverse problem established with the calculated and measured values of induced voltage. PECT method for conductivity measurement is verified by the four-point probe method on three carbon steel plates. In addition, the effects of the amplitude of pulsed excitation current and the lift-off of probe coils on measurement results are studied. PECT is an innovative, non-contacting method with good repeatability for electrical conductivity measurement.     

凝汽器不锈钢管双频涡流检测缺陷信号分析

介绍了凝汽器不锈钢管常见缺陷与双频涡流检测阻抗信号间的关系。阐述了双频涡流检测技术的原理。通过试验分析,比较了各种缺陷信号间的差异,结合现场应用中缺陷信号的特征,得出阻抗信号参数与缺陷性质具有紧密关系的结论。试验分析结果不仅对同类型非铁磁性凝汽器管的涡流检测具有指导意义,也对进一步开展双频涡流检测的理论研究和实际应用具有很好的参考价值。     

远场涡流技术检测带翼片管的研究

远场涡流检测对高导电管的管壁上的缺陷非常敏感，具有透壁性。探讨应用远场涡流技术检测带翼片(散热片或金属隔板组件)钢管的有关问题，分析了管外翼片对远场涡流的耦合特性和缺陷信号的影响，得出了翼片响应信号与缺陷信号的关系及缺陷信号的提取方法。     

钢管涡流探伤中缺陷信号的相位分辨

钢管在涡流探伤中,过饱和磁化时会出现内外壁缺陷信号相位无法分辨的问题。理论分析及试验表明,钢管涡流探伤存在涡流效应及漏磁效应两种机理,钢管过饱和磁化时由于漏磁效应强于涡流效应,使得缺陷信号相位无法分辨。为使内外壁缺陷信号的相位正常区分,应控制钢管磁化至饱和磁化强度的60%~70%。