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。     

一种具有聚焦作用的线圈涡流问题解析解

为检测导体内更深处的缺陷，提出用8字形线圈作为涡流检测线圈，得到了8字形线圈在半无限大线性导体上方时涡流问题的解析解。仿真计算表明，与平行于导体表面放置的圆环形线圈相比，8字形线圈所激励的涡流密度峰值更大，能量分布更集中。试验验证了斜置线圈的阻抗表达式。研究结果可用于指导涡流检测探头的设计。     

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。     

Impedance inversion in eddy current testing of layered planar structures via neural networks

The inversion of eddy current probe impedance measurements is widely recognized as a complex theoretical problem whose solution is likely to have a significant impact on the characterization of materials. In this paper the evaluation of the conductivity profile of a layered planar structure is performed after inverting the impedance of a circular air-cored probe coil, of rectangular cross-section, using multilayer perceptron neural networks, trained via the back propagation learning algorithm. The merits of the method are illustrated in the light of two engineering examples.     

Excitation with phase shifted fields-enhancing evaluation of deep cracks in eddy-current testing

This study enhances the applicability of eddy current testing to the evaluation of deep surface-breaking cracks in the front face of thick structures, while keeping the advantages of higher frequency inspection. The key idea is to suppress eddy currents on the surface of a test-piece, and thus realize the deeper penetration of eddy currents. Based upon this idea, a mutual induction eddy current testing probe, consisting of four coaxial rectangular tangential exciter coils and a pancake pick-up coil, has been designed. The exciters are driven by AC currents with different phases and amplitudes, which contrive to emulate the desired behavior. Numerical simulations and consecutive experimental verifications are presented in the paper. It is revealed that when the new probe is used for inspections under a frequency of 10 kHz there is a 20% difference between signals due to an electro-discharge machined (EDM) notch of 15 mm depth and those due to one of 20 mm depth. On the other hand, a conventional probe driven with the same frequency gives only 1% difference between the signals of the two EDM notches.     

远场涡流探头改进的有限元仿真

远场涡流检测是电磁无损检测中的一个重要的研究方向，主要用于铁磁性管道的无损检测。与传统涡流无损检测相比，它有着对管内外壁缺陷灵敏度一致、提离效应小等一系列优点，但由于检测线圈是在远场区，导致探头过长，给实际检测带来了不便，因此，需要对其进行改进，提前远场区，拉近激励和检测线圈的距离。首先叙述了探头改进的一系列方案，然后针对这些方案利用有限元仿真工具ANSYS对其进行了仿真试验，得出了仿真结果，给实际的检测系统试验提供了理论上的指导作用。     

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。     

涡流检测在制备NbTi/Cu六方单芯棒中的应用

利用涡流检测技术可以检测NbTi/Cu六方单芯棒表面铜层中的缺陷。采用外穿过式差动线圈检测方法,对NbTi/Cu六方单芯棒实现涡流探伤。结果表明,涡流检测方法能够有效检测出六方单芯棒表面铜层中存在的夹杂、面上压伤及磕伤等缺陷,保证了单芯棒的质量。涡流检测方法有利于控制超导线材的质量。     

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。     

Analysis of eddy current interaction between a parallel coil and a ferromagnetic pipe with remanence

Eddy current field excited by a parallel coil placed next to a ferromagnetic pipe with remanence is studied in this paper. The influence of the remanence is analyzed at first. The analytical solutions to the ferromagnetic pipe eddy current field are deduced by means of a second-order vector potential formalism, and the analytical expression for the impedance change of the excitation coil is constructed. Theoretical analysis of the influence for the remanence and the analytical solutions to the eddy current field are verified by experiments.     

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。     

A generalized likelihood ratio technique for automated analysis of bobbin coil eddy current data

This paper presents a generalized likelihood ratio technique for detection of defect locations from bobbin coil eddy current data. First a Neyman–Pearson (NP) decision rule for detection of known random signals (in presence of noise) is discussed. The result is then generalized to the problem of detection of unknown random signals that are commonly found in bobbin coil eddy current data. The performance of the proposed detection technique is tested on several real world data sets collected from the steam generator tubes of nuclear power plants. The experimental results indicate that the method is quite promising and useful for automated processing and classification of eddy current data.     

均匀介质中线圈激发的涡流场分布

以半无限大平板导体为例，直接从麦克斯韦方程推导出涡流电流密度计算的积分公式。用MATLAB软件编程计算了空心线圈激发的涡流分布情况，为检测系统的参数设置提供了依据。结果显示，在一定的条件下，即使在构件内部数十倍的集肤深度，仍然有很强的涡流分布。     

基于ANSYS仿真分析的管材涡流检测频率优化研究

针对传统的涡流检测激励频率确定方法存在与实际情况不符和难以得到最佳检测频率的问题,基于大型通用有限元软件ANSYS建立了外径19 mm、壁厚2 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管材涡流检测内插式探头和穿过式探头的仿真模型,根据差动探头的特性,通过计算距人工缺陷不同距离时检测线圈电流的实部IREAL、虚部IIMAG和线圈的阻抗差ΔZ,进而得到缺陷仿真信号,通过比较不同频率下缺陷信号的幅值和相位,确定穿过式探头的最佳检测频率为50 kHz。     

脉冲涡流矩形传感器的方向特性仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术。目前广泛使用的圆柱型涡流探头在各向异性金属材料检测方面存在一定限制,而矩形探头对各向异性金属材料的电导率检测优势明显。采用COMSOL有限元仿真软件,建立了矩形探头有限元仿真模型,对矩形探头的方向特性,即竖直放置和水平放置检测效果进行了仿真分析。通过对比不同方向的检测灵敏度,得出矩形传感器的放置方式体现了它的方向特性的结论,为使用脉冲涡流矩形探头实际检测缺陷或应力提供了参考价值。     

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。     

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。     

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。     

高温连铸坯表面缺陷脉冲电涡流检测方法研究

高温铸坯表面缺陷在线检测对降低生产成本、提高铸坯的热送热装和直接轧制率具有重要意义。提出采用脉冲电涡流检测方法,对高温铸坯表面及近表面缺陷进行在线无损检测。介绍了脉冲电涡流高温铸坯表面缺陷检测方法试验装置,试验研究了脉冲电涡流探测器检测线圈信号的时域特征和频域特征,并给出缺陷信号特征提取方法。研究成果为进一步研究高温铸坯表面缺陷无损探伤装置提供理论基础和技术支撑。     

脉冲涡流无损检测技术在裂纹定量中的应用

脉冲涡流是近几年发展起来的一种无损检测技术。与传统涡流不同，脉冲涡流用一个脉冲电流来激励线圈，对检测探头感应的时域瞬态响应信号进行分析，选用信号的峰值、过零时间和峰值时间来对裂纹进行定量检测。对表面和近表面裂纹的长度和深度进行了定量检测，提出了辨别表面和近表面裂纹的公式。试验证实，脉冲涡流只需一次扫描就可对被测试件上不同深度的裂纹实现定量检测，因此具有广阔的应用前景。