脉冲激励远场涡流管道检测技术的有限元仿真

研究了脉冲激励下的远场涡流管道检测技术,采用有限元仿真的方法对检测系统参数对检测结果的影响做了详细的分析。表明该技术将远场涡流和脉冲激励的优势有效结合,能提取较多检测信息,可同时测量管道内径和内、外壁缺陷信息,且具有信号幅值高,功耗低的优点。     

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。     

Remote field eddy current technique applied to non-magnetic steam generator tubes

Unlike the impedance plane analysis form of common eddy current testing (ECT), the remote field eddy current (RFEC) technique is a through-transmission effect that reduces problems such as lift-off normally associated with ECT. In the inspection of steam generator (SG) tubes, the real issue is to detect the minute cracks growing up from the outside. However, using ECT, it is considered infeasible to accurately find them from the inside because of the limitations of penetration of eddy currents. This paper describes a finite-element approach to the solution of time-harmonic electromagnetic fields for the RFEC technique based on a magnetic vector potential and an electric scalar potential. A comparison is made of experimental and finite-element predictions of electromagnetic phenomena under the inspection of non-magnetic tubes. For the cracks outside demanding high sensitive and precise measurements in the SG tube inspection, numerical results are given for parameters to design a RFEC probe.     

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。     

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。     

大口径管道远场涡流缺陷检测仿真建模

利用有限元分析软件ANSYS对大口径油气管道的远场涡流检测进行了仿真研究。根据远场涡流的特点,采取局部法进行三维仿真,即先对无缺陷的二维轴对称远场涡流模型做仿真,得到缺陷外围区域的磁场分布,再以此为边界条件对缺陷区域做三维仿真。该方案显著降低了模型的规模,提高了远场涡流缺陷检测仿真的效率和准确性,使得对大口径油气管道的远场涡流仿真得以在PC机上完成。     

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。     

脉冲涡流检测激励参数和激励线圈参数的优化设计

在采用脉冲涡流技术对铁磁性承压设备进行缺陷检测时,脉冲激励参数和激励线圈参数的不同会对检测结果造成较大影响。首先,利用有限元法建立了脉冲涡流检测铁磁性试件厚度的仿真模型;其次,以差分信号峰值为特征分析了脉冲激励参数和激励线圈参数对检测灵敏度和分辨率的影响,依据影响规律确定了脉冲激励参数和激励线圈参数,通过仿真试验确定了在该参数下的有效壁厚检测范围;最后,通过测试件试验,验证了仿真结果的正确性。     

涡流Bobbin探头性能评价参数试验

为了评价和比较传热管涡流检查使用的Bobbin探头，通过对于影响检测结果的基本要素的分析，提出涡流Bobbin探头的性能评价参数。采用自制探头和进口探头进行了比较试验。通过对试验结果的分析，总结出涡流Bobbin探头的性能评价方法，并最终给出了对材料为08X18H10T不锈钢、尺寸为φ1Gmm×1．5mm的蒸汽发生器传热管涡流检查的Bobbin探头（西11．0mm）的验收指标，为此类探头的性能测试和比较提供了参考。     

相位放大技术在远场涡流检测中的应用

远场涡流(RFEC)技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术,该技术适合于金属管道,尤其是铁磁性管道的在役检测.但是,由于远场涡流检测时频率低且相位变化微弱,为了更好地通过远场信号分析判断被检样品的不同缺陷,仪器必须具备相位放大功能.简要介绍爱德森公司研究开发的涡流相位放大技术.     

多通道穿过式探头涡流检测方法研究

穿过式探头涡流探伤法是检测钢管最常用的方法之一,但其检测灵敏度随着管径的增大而降低,从而极大地限制了检测大中口径钢管的能力.在分析影响灵敏度主要因素的基础上研究提高涡流检测灵敏度的一种有效途径——采用多通道穿过式涡流探头来检测大中口径的钢管.结果表明,与单通道穿过式探头法相比,该法能较为有效地解决灵敏度不高的问题.     

平板导体上方倾斜圆形线圈的瞬态涡流场

研究了有限厚导电平板上方的倾斜圆形线圈在脉冲电流激励下产生的电磁场。推导了倾斜圆形通电线圈的电流密度表达式,解析求解了导体内部的涡流密度,并提出了一种计算时域响应的有效方法。结合算例,分析了瞬态涡流的时空特点,讨论了线圈倾角、板厚与响应的关系。计算结果显示,提出的方法可用于分析倾斜圆形线圈的线性瞬态涡流场问题。与软件仿真结果的对比验证了所提模型和方法。所得结果有助于了解在倾斜条件下所获得的脉冲涡流检测信号。     

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.     

脉冲涡流检测信号的同步采样方法

为了有效利用脉冲涡流信号的低频成分检测钢板内部裂纹缺陷,提出了脉冲涡流同步采样方法。介绍了该方法的工作原理;采用在钢板上加工不同规格矩形槽的方法模拟钢板的裂纹缺陷;设计了由激励线圈和检测线圈构成的传感器,实现脉冲涡流信号的提取;采用数据采集卡采集信号,以Labview为平台,实现同步采样方法的软件设计。对钢板缺陷的检测和试验数据的分析,证明了脉冲涡流同步采样方法在钢板内部裂纹缺陷检测中具有较高的灵敏度,可以有效识别钢板内部裂纹缺陷。     

浅析多频涡流与脉冲涡流检测技术间的关系

对多频涡流与脉冲涡流两种不同的电磁无损检测技术的基本原理分别进行了介绍,进而从脉冲涡流的傅里叶展开式中分析了两者间的关系。指出脉冲涡流检测技术本质上等同于一种衰减型的多频涡流检测技术,而多频涡流可以认为是高频加权的脉冲涡流形式。对这两种涡流检测技术在实际生产中的应用进行了简单介绍。随着涡流检测理论的深入研究,电子技术与计算机技术的迅速发展,多频涡流和脉冲涡流检测技术将成为涡流检测的重要组成部分。     

电涡流测功器低速检测时最佳匹配问题的研究

针对矿用轻型胶轮车低速检测时底盘输出功率与电涡流测功器外特性曲线不匹配的问题进行研究,建立胶轮车行驶阻力功率和电涡流测功器吸收功率的数学模型,对电涡流测功器进行参数化分析并获得外特性曲线,利用COMSOL软件对不同转盘材料进行电磁模拟仿真。分析了气隙长度、定子极对数、励磁电流和转盘材料对电涡流测功器吸收功率和临界转速的影响。结果表明:改变电涡流测功器定子极对数和使用不同转盘材料对其外特性曲线有较显著的影响。     

Analytical modeling for transient probe response in pulsed eddy current testing

An improved analytical model by the Fourier method for transient eddy current response is presented. In this work, an alternative approach is considered to solve the harmonic eddy current problem by the reflection and transmission theory of electromagnetic waves, thus a more concise closed-form expression is expected to be obtained. To reduce the inherent Gibbs phenomenon, a harmonic order-dependent decreasing factor is employed to weight the Fourier series (FS) representation. It is shown that the developed model is promising to be used as a fast and accurate analytical solver for the transient probe response and is helpful to gain a deep insight into pulsed eddy current (PEC) testing.     

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。     

Rotating field eddy current probe with bobbin pickup coil for steam generator tubes inspection

Eddy current probes are used extensively to evaluate the integrity of steam generator tubes in nuclear power plants and to detect cracks in tube walls. The probe design has evolved from simple bobbin probes to mechanically rotating multi-coil probes providing high resolution images of tube integrity. This paper presents a novel rotating field eddy current probe with bobbin pickup coil that generates a rotating magnetic field, thereby avoiding mechanical rotation of probe. Three balanced identical rectangular windings carrying excitation currents with 120° phase difference generate an electrically rotating magnetic field that is sensitive to defects of all orientations. A bobbin coil located in the center is used as a pick up sensor. The phase of induced voltage in the bobbin coil is interpreted in terms of the circumferential location of the defect. The properties of the probe are investigated using a three dimensional finite element model, and validated experimentally using measurements.     

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。