基于能量流的平板远场涡流检测探头研究及优化

针对传统涡流检测由于集肤效应而难以对平面金属导体板材深层隐藏缺陷进行检测的问题,提出了基于远场涡流的深层缺陷检测的磁场能量聚集方法研究。首先,建立了平板导体远场涡流检测模型,仿真分析了各种磁芯与磁屏蔽结构对涡流能量的影响,优化了铁磁性平板导体远场涡流检测系统中的磁芯与磁屏蔽结构。其次,制作了不同材料组合的屏蔽罩,搭建了平板导体远场涡流检测实验台。仿真与实验结果表明：内侧为铜、外侧为硅钢的双层磁屏蔽远场涡流探头结构,在保证具有较近的远场区的前提下,能有效增强间接耦合通道的能量,具有较强的深层缺陷检测能力。     

脉冲涡流矩形传感器参数的仿真优化与实验

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,并且根据仿真结果设计了矩形探头进行缺陷检测实验。通过仿真和实验的对比分析,结果表明:矩形探头长宽高尺寸在2∶1∶1.5的比例下灵敏度、线性度最佳。     

脉冲涡流腐蚀成像阵列传感器应用研究􀀂

脉冲涡流是近几年新发展起来的一种无损检测技术,主要用来对裂纹和腐蚀等缺陷进行定量检测.针对传统的脉冲涡流传感器在腐蚀成像检测中出现的信号变化复杂、特征量难以提取的问题,提出了一种新的斜角式阵列传感器,试验结果表明该传感器具有良好的响应特性,测试精度得到了很大的提高,非常适合应用于对大面积腐蚀的成像检测.     

基于隧道磁电阻传感器的脉冲涡流无损检测

目前航空工业多采用铝合金部件,由于航空工业的量轻化等需求导致对铝合金件强度保持有较高的要求,因此对结构材料缺陷的检测尤为重要。为此文章设计了一种基于隧道磁电阻(Tunnel magnetoresistance, TMR)传感器的脉冲涡流无损检测系统方案,对铝合金缺陷参数与被测信号波形的关系进行了研究。首先使用有限元仿真软件COMSOL建模并获取仿真实验数据,证明了脉冲涡流无损检测应用于铝合金材料的可行性;其次,应用仿真结果指导探头设计,进而设计出检测系统,采取实物实验结果与仿真建模分析结果进行对比的方法,实验验证了检测系统的准确性、可靠性和在工程应用中的可行性;最后分析和讨论了缺陷宽度和缺陷深度的无损检测结果。为TMR传感器工程应用确立了实验基础。     

脉冲涡流厚度检测仿真与实验研究

基于瞬态磁场的轴对称特性,利用有限元方法建立了脉冲涡流厚度检测的理论模型。仿真分析了被测金属板材在不同电导率和厚度参数时的探头差分信号并选择探头差分信号峰值作为信号特征。经分析发现：电导率一定时,差分信号峰值随被测金属板材厚度的增加呈递增趋势;被测金属板材厚度相同时,电导率越大差分信号峰值就越大。运用建立的试验系统进行实验研究,结果表明,实验与仿真结论一致,表明了所建模型的正确性和仿真结果的可信性。     

基于InSb磁敏电阻器的脉冲涡流信号处理方法研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。分析了InSb磁敏电阻器作为脉冲涡流检测元件的工作原理。应用InSb磁敏电阻器的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。对采集的信号首先通过同步累加法处理后再经多项式拟合、小波变换实现对信号的滤波与平滑,最终选用小波变换提取裂纹的特征。实验表明:采用InSb磁敏电阻器作为脉冲涡流检测敏感元件,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。     

阵列脉冲涡流腐蚀缺陷成像检测技术研究

脉冲涡流是近几年迅速发展起来的一种无损检测新技术,其宽频谱的激励方式在大面积复杂结构的检测中可获得较多的缺陷信息,因而成为目前航空无损检测领域的一个研究热点;研究了阵列脉冲涡流腐蚀缺陷成像检测的原理,设计了腐蚀缺陷检测的软硬件,重点介绍了硬件中的阵列探头结构设计和软件中的多传感器数据融合设计,最后给出了成像检测结果,实验结果表明该方法具有成像速度快、成像模式多样的优点,非常适合应用于对大面积结构中腐蚀缺陷的成像检测.     

脉冲涡流TR探头解析模型的快速求解方法

作为分析脉冲涡流响应的常用工具,解析模型因具有物理意义明确、精度高、计算速度快等优点而得到了广泛关注;近年来,随着脉冲涡流阵列探头的应用,对其阵列单元——即激励和接收线圈非同轴的Transmitter-Receiver阵列单元(以下简称TR探头)的解析分析需求迫切;而当前关于TR探头的解析模型大多数将试件缺陷等效为大面积壁厚减薄缺陷,模型精度较低;为提高TR传感器解析模型的求解精度,将构件缺陷等效为平底盲孔缺陷,建立了含平底盲孔构件脉冲涡流TR探头的解析模型,且提出了一种快速求解该模型解析解的方法:首先,通过分析典型模型解析解的形式,发现其由广义反射系数、线圈系数等乘积组成,且广义反射系数仅与构件结构有关,线圈系数仅与探头有关;然后,参考已有的含平底盲孔构件同轴式探头检测模型和均匀壁厚减薄缺陷的TR探头模型,分别获取广义反射系数和线圈系数解析表达式;最后,将其组合得到含平底盲孔构件脉冲涡流TR探头的解析解;通过和实验数据做比较验证了上述解析解的正确性;所提出的方法可应用到其他脉冲涡流解析模型的快速求解中,降低解析模型的求解难度。     

柔性探头涡流检测复杂曲面结构缺陷的研究

建立了柔性探头涡流检测有、无缺陷复杂曲面导体的电磁场模型,仿真并分析了有、无缺陷情况下柔性探头的电压和阻抗变化,结果表明电抗信号对缺陷变化灵敏.设计了适用于复杂曲面结构缺陷检测的柔性探头和检测系统,该系统采用阻抗平面分析方法提取电抗信号进行缺陷分析.     

基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器设计

对裂纹缺陷长度和深度进行定量是脉冲涡流无损检测的一项重要内容.提出了一种基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器.采用大型电磁仿真软件ANSYS建立了传统脉冲涡流传感器和新型脉冲涡流传感器的仿真模型,然后对比分析了两者对裂纹缺陷长度定量的结果,仿真分析表明:新型传感器可以实现对裂纹长度的准确定量,同时还能够对裂纹深度进行定量....     

基于LabVIEW的脉冲涡流检测实验系统

针对目前商用脉冲涡流检测系统由于价格昂贵、可扩展性差等不足而难以在实验室应用的问题,设计了一套基于LabVIEW的脉冲涡流检测实验系统.系统软件采用LabVIEW编程,实现了激励方波的产生,检测信号采集、处理与显示,数据保存与回放等功能.利用该系统对Q235钢板圆孔缺陷进行检测实验,结果表明系统各项功能运行正常,检测信号特征与理论预期一致.系统具有操作简单、易修改、可扩展性好等优点,能有效地满足在实验室条件下进行脉冲涡流检测的要求.     

脉冲涡流检测中三维磁场量的特征分析与缺陷定量评估

为获取更多更明显的特征量以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,采用一种新型的均匀脉冲涡流探头能将三维磁场量分离开来实现各自的独立测量,将传统的仅利用一维分量进行检测扩充到同时利用三维分量实现检测,大大地增加了可用的信息量,且该探头在平行涡流流向的方向和垂直于导体表面的方向上还具有自差分的特点,使它对缺陷的几何参数变化具有很高的检测灵敏度。实验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维响应信号能直观地反映缺陷深度的大小变化,取信号的幅值作为检测特征量,分析不同时刻信号幅值按空间位置的分布特征发现,通过三个信号幅值变化的特征位置和幅值变化的程度可以实现缺陷深度和边缘轮廓的定量评估,这为进一步实现飞机机身上多层结构中缺陷(如腐蚀、坑、铆钉孔附近的裂纹等)的成像检测提供了有实用价值的参考。     

基于DDS技术的脉冲涡流检测系统

脉冲涡流检测技术作为当前无损检测技术中的一种新技术,能够快速方便地检测金属构件中的缺陷;文中根据脉冲涡流检测信号源的特点,采用Direct Digital Frequency Synthesis(直接数字频率合成,简称DDS)技术,设计了一种参数可调式脉冲波形信号源的脉冲涡流检测系统;系统由脉冲涡流检测硬件电路、上位机、数据采集卡和相关软件组成;最后使用AD9850芯片产生1kHz、50%占空比的方波激励对标准缺陷试件进行实验,并提取特征值对试件的三种定量缺陷区分进行了研究。     

碳纤维增强复合材料脉冲涡流无损检测仿真与实验研究

采用有限元仿真软件对脉冲涡流矩形传感器两种放置方式进行了建模与仿真分析,综合比较水平与竖直放置两种方式的检测效果,相同尺寸的矩形传感器水平放置检测时,长宽比越大,检测效果越好。采用水平放置方式下的矩形探头对碳纤维增强复合材料进行了电导率分布与缺陷检测实验,实验证实脉冲涡流矩形传感器能够有效检测碳纤维增强复合材料的电导率分布与缺陷。     

基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器设计及缺陷定量评估与分类识别

为了克服传统脉冲远场涡流传感器由于结构的限制带来的激励磁场在空间出现发散、对大壁厚管道检测能力较弱以及难以对缺陷进行准确定位的问题,在分析了脉冲远场涡流检测原理的基础上,采用仿真与实验相结合的方法,仿真分析了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器的聚磁效果,研究了该传感器对管道轴向内外壁裂纹缺陷的定量评估能力,比较了检测线圈处于不同位置时的缺陷分类识别效果。仿真结果表明,该传感器通过引导磁场的定向传播实现了对磁场的聚集,同时,通过提取适当检测位置的信号负峰值可以实现对缺陷的分类识别。最后,采用实验的方法验证了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器对管道轴向裂纹缺陷深度的定量能力,实验结果表明该传感器可以很好的实现对缺陷的定量评估。     

基于ZYNQ的涡流无损检测系统的设计

涡流无损检测技术是以电磁理论为基础的非接触式的检测技术,具有结构简单、不受介质影响、抗干扰能力强等优点;根据涡流检测原理设计了一种基于Zynq—7020平台的可变频的检测系统;Zynq—7020为片上系统,该平台既能发挥FPGA并行运算的优势,同时具备了处理系统的灵活性,能够实现对数据的高速采集和实时处理;通过上位机可以改变激励信号的频率,适应不同厚度金属的检测;该系统从数字信号处理角度实现阻抗分解,能够显著地提取缺陷信号;并通过实验验证了系统的可行性,实验结果表明该系统可以检测0.2 mm大小的缺陷.     

一种新型相移场探头改变导体涡电流分布的理论验证

涡流检测方法广泛应用于导电材料的缺陷检测和无损评价中。受趋肤效应的影响,常规涡流检测法通常只能检测导体表面缺陷。有学者提出了一种相移场探头,并通过实验验证了该探头在满足一定激励条件时,可以达到抑制导体表面涡电流密度,而增加导体深处涡电流密度的效果,从而可以检测导体更深处缺陷。但该结论仅有实验结果,还没有理论方面的验证。本文采用解析方法研究了该相移探头与导体的相互作用,推导出导体中涡电流分布的精确理论表达式,然后分析相位、激励频率对涡电流分布的影响,并计算了导体不同深度涡电流密度分布。从理论上验证了该探头设计及激励方法具有改变导体涡电流密度分布,增加导体深处涡电流密度的效果。