深层缺陷涡流磁芯检测探头的性能优化

为了提高涡流探头对厚壁结构中深裂纹的检测能力,使用数值仿真方法研究了涡流探头的磁芯材料、尺寸、形状以及激励频率、检测线圈位置等参数对涡流渗透深度的影响,分析比较了其中典型参数的影响效果,并基于分析结果对探头性能进行了优化,提出了两类带磁芯的涡流探头,数值仿真结果及实验表明。本文所提出的带磁芯的涡流探头,可有效提高涡流的渗透深度。     

矩形柔性涡流阵列传感器裂纹检测研究

某矩形涡流阵列传感器可对金属结构的裂纹进行定量检测,但使用中往往会受到提离效应的影响。通过建立矩形涡流阵列传感器的有限元模型,分析了传感器对提离距离的响应特性,并搭建裂纹检测试验平台,研究了提离距离对传感器裂纹检测能力的影响。研究表明:矩形涡流阵列传感器对提离效应十分敏感,在裂纹检测过程中应尽量抑制提离效应,同时提离距离的增加会显著地降低传感器的裂纹检测能力,在裂纹检测过程中应尽量减小提离距离。     

一种用于焊缝缺陷检测的旋转涡流探头设计

针对常规涡流探头易出现漏检、以及由于具有明显的提离效应而难以用于表面不平整焊缝缺陷检测的问题,本文基于均匀涡流检测原理设计了一种能够用于焊缝缺陷检测的旋转涡流探头。首先,通过理论计算方法研究了旋转涡流场的激励原理,接着设计了旋转涡流探头结构并仿真分析了探头的信号特征。最后,制作了旋转涡流探头实物和测试试件,通过理论分析与实验测试可知,本文设计的旋转涡流探头能够有效检测出钢板试件表面各个方向的缺陷,在0.3mm~ 1.2mm的提离范围内,提离对焊缝缺陷信号产生的影响相对较小,能够较好的适应焊缝凹凸不平的表面,有效识别焊缝缺陷。     

钛合金深层裂纹缺陷涡流检测仿真与实验研究

针对常规涡流只能检测金属构件近表面缺陷的瓶颈,本文基于TMR隧道磁阻阵列设计了多通道差分激励涡流检测探头,实现了对钛合金板件深层裂纹缺陷的检测.通过模拟优化了线圈参数,设计了差分式矩形激励线圈组合结构,从而提高TMR阵列对缺陷的检测效果,并制作了TMR阵列的差分涡流检测探头.分别针对钛合金板件表面3 mm和4 mm下的深层裂纹缺陷进行实验测试,表面3 mm下的长度为12 mm、6 mm、3 mm微裂纹检测得的感应磁场强度分别为0.01992 mT、0.0152 mT、0.00528 mT;表面4 mm下的6 mm长微裂纹的感应磁场强度大约为0.00448 mT.结果表明,所设计的TMR阵列涡流探头对缺陷长度变化相较于宽度变化更为敏感,能有效检测出深层微小裂纹缺陷.     

涡流传感器提离效应的ANSYS模拟

涡流检测中的提离效应是影响涡流检测的一项重要因素。文章在ANSYS的基础上对提离效应进行数值模拟,建立了提离效应的二维模型,求解了探头线圈的阻抗变化,对探头线圈的阻抗值进行归一化,得到的仿真结果与传感器的实际特性是吻合的,为涡流检测的实际应用提供了有意义的分析方法和参考依据。     

牵引电机主极裂纹涡流检测原理与设计

本文针对电力机车牵引电机主极断路故障，阐述了检测电机主极裂纹的原理及具体电路设计方案，提出了主极裂纹检测过程中克服提离效应的方法和提高测量精度的措施。当主极有裂纹缺陷时，通过探测线圈的磁通量就会发生变化，根据涡流大小及分布情况可检测出影响线圈电特性的参数．从而发现牵引电机主极裂纹故障。由本方案设计的牵引电机主极裂纹涡流检测装置具有频率可调，测量结果稳定且精度高等优点。     

碳纤维增强复合平板新型涡流探头的仿真与试验研究

针对碳纤维增强复合材料平板断丝缺陷开发了一种新型涡流探头,采用激励线圈与检测线圈中心轴线相互垂直的独特设计弱化主磁场干扰,并以仿真数值分析方法证明了设计方式的优越性;研制探头,建立检测系统,并开展试验进行表面缺陷与隐藏缺陷的初步研究。结果表明,设计开发的涡流探头可以极大的提高传感器的灵敏度。此外,与仿真结果一致,此传感器对材料板表面缺陷具有很强的敏感性,而且能有效检测碳纤维增强复合材料板埋深2 mm^4 mm的隐藏损伤。     

大量程涡流测距探头的仿真设计

为了能够在大量程范围内准确检测出涡流探头到曲面基体表面的距离,使用FEM-BEM程序进行数值计算并分析不同涡流线圈尺寸、曲面曲率大小、提离距离等因素对涡流信号的影响规律,以便选取合适尺寸的涡流探头;再通过计算已知规格试件的阻抗信号,并对计算出的阻抗数据与提离距离的关系进行数据拟合;最后通过曲线标定法验证已选涡流探头在大量程处测距的可行性。计算结果表明:该方法可以满足工程检测要求。     

一种用于盘孔裂纹检测的差动式涡流探头的设计与实现

为了实现对某型发动机篦齿盘均压孔的原位、无损探伤,设计了一种差动式的涡流检测探头,探头由一个激励线圈和两个感应线圈组成,由于检测线圈结构上的对称性使得探头对盘孔周边的表面裂纹敏感,同时对激励线圈和检测线圈匝数比的优化设计也能有效增强输出的差动信号,降低干扰。信号调理电路采用正交锁相放大对输出进行正交分解,得到包含信号幅值和相位信息的两路直流分量作为裂纹检测的特征量。对篦齿盘均压孔标准试件的检测结果表明该探头能够很好地实现盘孔周边微小裂纹的检测,灵敏度高。同时,这种差动式的探头结构同样也可用于其它盘孔的裂纹检测。     

基于Tx-Rx探头的异种金属焊缝缺陷检测及定量分析

异种金属焊接结构在使用过程中容易产生损伤,因此需对其进行检测;脉冲涡流一发一收式非同轴(Transmitter Receiver,Tx-Rx)探头可应用于异种金属焊缝缺陷检测;然而,考虑到异种金属焊接构件成分多样、结构复杂的特点,需对Tx-Rx探头的摆放位置进行了优化;首先,建立仿真模型,讨论了激励线圈的摆放位置对试件中涡流及涡流扰动的影响,结果表明,当激励线圈位于带堆焊的合金钢上方时,其表面涡流强度及涡流扰动强度较大;其次,建立实验平台,实验表明,当激励线圈放置在带堆焊的合金钢上方时,其检测信号幅值和差分信号幅值最大;最后利用差分信号的峰值对焊缝缺陷的定量展开分析;脉冲涡流Tx-Rx探头的研究可为其在异种金属焊缝缺陷的应用提供参考.     

燃气管道电涡流裂纹检测仿真研究

燃气管道外表面疲劳裂纹是可能导致管道断裂的危害性缺陷.通过有限元仿真与实验研究,研究利用多频涡流检测技术使用柔性阵列式探头检测以4340#钢为材料的管道外壁疲劳缺陷问题.仿真给出不同物理参数的管道涡流分布、磁场分布及其变化.从仿真结果可观察出,管壁涡流疲劳裂纹检测结果并非与输入激励频率成正相关,而是针对不同金属材料具有最优参数.涡流检测提离值与磁场强度成负相关.涡流场的分布及其变化规律与磁场情况类同.据此可知检测管壁疲劳裂纹时依据金属材料选定最优物理参数进行检测可有效提高管壁涡流疲劳裂纹检测质量.实验研究结果与仿真结果一致,并且得出以4340#钢为材料的管壁疲劳裂纹涡流检测最优参数,对于涡流无损检测性能的优化提高具有一定的参考价值.     

基于U形磁导体聚焦探头的脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术是检测带包覆层金属构件腐蚀的主要技术之一.本研究提出了一种U形磁导体聚焦探头,通过探头中U形磁导体结构引导磁场使涡流聚集于磁导体探头下方,以避免圆柱形探头的涡流检测盲区.仿真研究了探头激励线圈周围的磁场分布,用于分析磁导体对于磁场的导引状况;同时比较了不同探头提离下试件上感应涡流的聚焦状况用于分析探头对...     

铁磁性材料深层缺陷检测的涡流探头仿真优化与设计

设计了一种新型双激励电磁涡流探头,对不同深度下的感应涡流进行局部差分,提高缺陷附近的涡流密度,从而提高探头对深层缺陷的灵敏度,可检测深度提高2倍以上,实现了对铁磁性材料深层缺陷的检测。通过COMSOL有限元软件对所设计的探头整体结构及尺寸参数进行了优化分析,结果表明将大小不同的双线圈布置在同一水平面的探头结构检测效果最好。模拟结果表明,在对铁磁性材料的深层缺陷进行检测时,优化后的新型探头比传统探头检测效果提高了4倍～13倍。使用新型探头进行了缺陷检测实验,结果表明新型探头可以有效检测出45钢及Q235板件3 mm深处的缺陷,当缺陷长度为10 mm时,两种材料下新型探头的检测信号分别达到了0.020 V和0.022 V,初步验证了探头对铁磁性材料深层缺陷的检测能力。     

缺陷方向对基于GMR的电涡流缺陷检测的影响

由于电涡流缺陷检测多采用单方向激励方式,而实际检测中缺陷的方向是未知的,从而造成检测灵敏度不确定.针对此情况设计以巨磁电阻(GMR)传感器为检测元件的矩形线圈激励的检测探头,以矩形缺陷为研究对象,从定性和定量两个角度仿真对比了在同一激励方向下,不同方向缺陷引起的磁感应强度变化,发现缺陷方向平行于激励线圈轴线时能更好地体现缺陷,在此基础上,对不同方向缺陷进行扫描实验,将测量数据扫描曲线进行对比发现,当缺陷方向平行于激励线圈轴线时曲线峰值较大且峰值位置明显,能更清晰地反映缺陷信息.     

矩形脉冲涡流传感器的缺陷定量检测仿真研究

传统的脉冲涡流传感器由于其结构特点,在实际检测中存在自身激励干扰,使得其对缺陷的检测灵敏度不高。为了提高传感器对缺陷的检测能力,采用矩形传感器对铝板上缺陷进行检测。在分析矩形脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了矩形脉冲涡流传感器检测模型,对矩形激励下方铝板表面涡流分布进行了仿真计算,研究了缺陷对空间三维磁场的扰动规律。仿真结果表明:矩形传感器能够在铝板表面激励出均匀的感应涡流;当有缺陷存在时,提取三维响应信号的幅值为特征量,分析传感器在扫描路径上不同位置检测幅值的变化特征发现,通过3个信号幅值变化的位置和幅值变化的程度可以实现对缺陷长度,宽度和深度进行定量检测。     

基于涡流传感的金属表面缺陷检测方法研究

针对发动机涡轮叶片在制造及服役的过程中极易产生微裂纹的问题,以航空铝合金6A02为研究对象,对传统的涡流传感探头进行了有限元建模及参数优化。分析了激励线圈与特定被测金属材料耦合作用时的传感特性,基于巨磁阻(GMR)芯片设计了用于检测微细裂纹的电涡流探头并开发了相应的测试系统,研究了探头扫描方向与GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,提出了基于小波分析的噪声消除和特征识别的数据处理方法,得到了良好的效果。实验表明探头具有高灵敏度,能够达到200μm宽度的检测水平。     

一种涡流检测探头响应与缺陷大小的关系研究

为了实现涡流无损检测的定量评估,设计了一种直接测量涡流磁场的涡流检测探头,该探头包含两个激励线圈和一个检测线圈.通过有限元法建立三维涡流仿真模型,对比研究导体内有无圆柱形缺陷时涡流的分布情况以及检测线圈响应的变化量.仿真结果显示,当导体内存在圆柱形缺陷时,涡流密度会集中分布在缺陷的侧面区域并且其大小会增加;检测线圈中响应的变化量与缺陷体积之间的关系满足两个指数函数的线性组合,对于体积较小的缺陷,检测线圈中响应的变化量与缺陷的体积近似成正比关系.实验结果验证了导体内存在小体积的缺陷时,检测线圈中响应的变化量与缺陷的体积之间的近似正比关系,证明了该结构的探头可以用于对缺陷的定量研究.     

基于科赫雪花图形激励装置的涡流传感器工作原理分析

首次提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置涡流传感器,对这种传感器的工作原理和物理模型进行了深入的分析,分析表明,基于分形结构激励线圈的涡流传感器,在多处具有涡流叠加效应,随着科赫雪花图形阶次的提高,这种涡流叠加效应越来越明显,分布密度不断增加,可以显著提高涡流传感器激励效果和检测灵敏度,从而提高对微小裂纹缺陷的检测能力.研制了实际装置,通过实验证了这一结论.     

柔性矩形涡流阵列传感器裂纹检测性能研究

针对飞机金属结构广布疲劳损伤的检测需求,介绍了一种柔性矩形涡流阵列传感器,通过有限元模型分析了其裂纹响应特性,并搭建模拟裂纹检测系统.通过试验研究了传感器的裂纹检测特性,优化了裂纹检测频率.研究表明:当裂纹"扩展"进入感应线圈的检测范围时,输出信号的幅值开始快速增加,若以各感应线圈幅值信号开始快速增加的"拐点"作为特征量,就可实现裂纹长度的定量检测;当归一化激励频率为0.3时,传感器的裂纹检测能力达到最优.     

金属厚壁结构中深裂纹的重构方法研究

为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可行性进行了验证.数值仿真结果表明,所提出的基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,可有效提高厚壁结构中深裂纹的重构精度,并可用于工程实践.