飞机多层结构铆钉周围裂纹脉冲涡流检测传感器参数优化

飞机多层结构铆钉周围埋藏裂纹检测是无损检测领域的一个难点和热点,脉冲涡流能够对这种裂纹进行有效的检测。针对这种缺陷检测,本研究采用了一种双激励线圈且用隧道磁电阻(TMR)为接收的新型探头。双激励源反向联接,激励电流不至于过大,但磁场却能达到局部聚焦的作用。通过大量试验对该传感器参数进行优化选择,以提高传感器的检测灵敏度。试验结果表明:当激励线圈绕制180匝、两激励线圈间距为20~30 mm、单个线圈水平夹角为60°~90°、且TMR位于裂纹正上方时探头的检测灵敏度最大。该研究结果可为飞机多层结构铆钉周围裂纹脉冲涡流检测探头设计提供参考。     

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。     

基于LabVIEW的远场涡流管道检测系统

为了提高管道无损检测的精度,实现管道内外壁缺陷的检测,采用远场涡流的检测方法,依据检测线圈接收到的信号是激励线圈产生磁场两次穿过管壁后的信号,携带了管壁内外缺陷信息的原理,设计了远场涡流传感器、检测信号处理电路。对检测线圈接收信号进行放大、滤波处理,信号采集;采用LabVIEW编程计算检测信号幅值,互相关算法计算检测信号相位,确定缺陷深度。对内径36mm的有伤管道进行了试验。结果表明,所设计的仪器能检测出管道上深度为0．5mm及以上缺陷。利用LabVIEW对相位差计算提高了检测精度,为实际应用提供参考。     

小径管周向裂纹脉冲涡流检测仿真和试验研究

针对小径管周向裂纹缺陷,通过有限元仿真及试验,研究了利用磁导体环形激励脉冲涡流检测技术检测小径管周向裂纹缺陷的问题。仿真给出了管道在有缺陷和无缺陷状态下磁场分布、涡流分布以及接收线圈的电压值。从仿真结果可以观察出,周向裂纹端头处的磁场分布以及涡流分布会发生明显变化,产生沿管壁法向的磁场,检测线圈位于裂纹端头处正上方时检测灵敏度最高。实际检测结果与仿真结果一致,表明磁导体环形激励轴向涡流对小径管周向缺陷具有显著的检测效果。     

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。     

铁磁性小径管道的脉冲双远场涡流检测

针对小径管缺陷检测中的线圈感应电压峰值和过零时间点太接近,从而降低了检测分辨率的问题,提出了一种改进的脉冲双远场涡流检测技术,将两端激励线圈分别施加不同频率的脉冲信号,此时中间检测线圈的信号会出现极高峰值,不同缺陷有不同的极高峰值与其对应,通过极高峰值便可确定管道的缺陷性质。利用有限元软件ANSYS Maxwell进行了建模仿真分析,表明该方法可以初步实现缺陷类型和缺陷性质的判断。     

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。     

新型脉冲远场涡流传感器检测性能的仿真分析

远场涡流技术由于不受集肤效应的限制,其可实现原位检测的优点成为解决大厚度非磁性金属平板的有效途径。在前期研究工作基础上,介绍了新型非磁性平板构件脉冲远场涡流传感器的设计原理,并仿真分析了基于连通磁路传感器对不同走向缺陷及不同厚度平板的检测能力。结果表明:将脉冲远场涡流技术应用至非磁性金属平板检测时,检测信号所受扰动主要是缺陷对感应涡流的扰动,而非缺陷对磁场的扰动,这与其检测铁磁性材料存在根本的区别,同时,其可检测的板材厚度达到了25 mm,研究结果为脉冲远场涡流技术在航空领域的应用提供了有益的探索。     

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。     

金属保护层厚度对PEC检测结果影响的试验研究

应用脉冲涡流检测技术,在包覆层的外部铝皮金属保护层厚度逐渐超过1mm的条件下,对含有内部壁厚局部减薄缺陷的带包覆层设备进行了检测试验;并对采集得到的检测电压幅值曲线及检测灵敏度曲线同时进行了分析。研究结果表明,包覆层厚度一定,采用铝皮金属保护层时,即使铝皮金属保护层厚度超过1mm厚度条件下,仍可对带包覆层设备存在的部分局部腐蚀缺陷开展脉冲涡流无损检测。