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。     

铝合金构件R角缺陷的涡流检测探头设计及试验研究

针对传统的涡流检测探头难以检测L型铝合金构件R角区域裂纹问题,研制了铝合金裂纹涡流检测探头。根据现场检测工况,设计了与R角区域有效贴合的探头外壳,并且结合R角区域裂纹的分布特点,提出了适用于检测铝合金表面及近表面裂纹的绝对式探头;通过ANSYS仿真软件建立涡流检测有限元模型,分析激励频率对涡流场强度分布的影响规律;进行了检测工艺参数的优化试验,确定了最佳激励参数。仿真和试验结果表明,激励频率与涡流场强度、信号幅值之间的整体变化规律一致;在200 kHz激励频率下,信号幅值与裂纹深度之间存在良好的线性关系;现场检测结果和原位金相分析结果证实了所研制铝合金裂纹涡流检测探头的有效性和可靠性。     

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。     

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。     

铝蜂窝内腐蚀缺陷的脉冲涡流检测传感器参数优化

铝蜂窝内腐蚀缺陷的检测一直是无损检测领域的一个难点和热点。脉冲涡流检测技术对腐蚀缺陷十分敏感,采用该技术对铝蜂窝内腐蚀缺陷进行检测,设计了一种双激励的U型探头,并用TMR芯片接收信号。通过大量试验对U型探头模型、激励线圈匝数、TMR接收位置、激励频率和占空比进行了优化选择,确定了U型探头检测铝蜂窝内腐蚀缺陷的最优参数,使U型探头检测灵敏度达到最高。     

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。     

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。     

小径管周向裂纹涡流传感器几何参数优化

为解决传统探头检测小径管周向缺陷时,易出现漏检或耗时长的缺点,设计了一款针对此类缺陷的涡流探头。通过有限元仿真和试验的方法对探头的几何参数进行优化,分析了磁性材料厚度、宽度,激励线圈线径以及匝数对小径管周向缺陷检测的影响,为优化探头检测性能提供参考。制作新型探头与传统涡流探头对标准缺陷进行检测试验,发现在检测周向缺陷时,制作的探头比常规探头的检测能力更强。     

脉冲涡流检测系统影响因素分析

脉冲涡流检测系统中参数的选择对于提高缺陷的检测灵敏度具有重要的意义。分析了激励线圈的尺寸、激励脉冲的频率、占空比和电压等因素对脉冲涡流检测系统的影响,给出了实际检测过程中选择参数的原则。     

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。     

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.     

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。     

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...     

阵列涡流检测特高压输变电塔法兰的应用研究

法兰表面及近表面检测的目前使用方法是渗透和磁粉,而这2种方法的检测效率低,检测结果误差较大,难以满足国家电网公司对特高压输电项目中钢管塔的法兰盘安全服役的要求。阵列涡流具有检测速度快,表面及近表面缺陷检测盲区小,灵敏度高等多种优点。本研究针对法兰盘颈根部位的结构特点,设计了R角柔性阵列涡流检测探头;从阵列涡流检测仪、检测参数设定、数据分析方法入手,结合试样检测、现场检测,开发了铁塔法兰盘的阵列涡流检测工艺方法。经试验和现场检测证明：阵列涡流检测设备和工艺可消除法兰自身结构不同而带来的信号偏差,减少了人为因素影响,并提高了检测效率和检测结果的可靠性,是一种快速、简单、有效的新型检测方法。     

活塞燃烧室的涡流阵列检测

根据发动机活塞的铸造工艺,分析了活塞燃烧室表面可能产生缺陷的类型,提出了基于涡流阵列的检测方法.研制了活塞燃烧室表面涡流阵列C扫描检测系统,采用自主设计的两种对比试块,研究了激励频率、高通滤波、检测速度等参数对涡流信号的影响.开展了检测工艺研究,根据检测速度、深度、灵敏度以及信噪比等因素选定检测工艺参数,根据选定的工艺...     

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。     

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。     

带钢制保护套管的钢管腐蚀缺陷的脉冲涡流检测方法研究

流体输运钢管外部加一层保护性钢套管,会使从外部检测内管腐蚀更加困难。本研究基于脉冲涡流检测技术,设计一种扁平U型结构传感器,可在双层钢管间隙中检测内管腐蚀情况而不受套管影响,且该检测方法一次扫查可同时获得内管的内壁和外壁减薄信息。使用圆柱型探头和U型探头检测试件3处缺陷,同时将钢管间隙减小到25、35 mm,与不加套管时的检测缺陷结果进行对比。结果表明:和传统同轴式圆柱形探头相比,U型传感器对外部保护钢管有着较强的抗干扰的能力,对衰减曲线影响较小,在间隙间检测内管腐蚀缺陷有较高的灵敏度,能够满足工业现场要求。