脉冲涡流参数对金属测厚影响的仿真分析

脉冲涡流(PEC)检测技术是近年发展起来的新型无损检测技术,可以进行金属板材或金属设备的厚度测量,具有频谱宽、信号穿透能力强及精确度高等优点.文中建立了脉冲涡流测厚系统的有限元分析模型,仿真分析脉冲涡流探头参数对金属测厚的影响,包括激励和检测线圈的高度、厚度、内径、匝数等,从而为脉冲涡流检测设备的国产化研究和提高精度提供理论依据.     

脉冲涡流测厚技术理论与应用

脉冲涡流(PEC)检测技术是近些年来发展起来的新型无损检测技术,具有频谱宽、信号穿透能力强以及精确度高等优点.实验对脉冲涡流测厚系统建立了有限元分析模型,仿真分析检测线圈上电压的衰减规律,通过改变被测体厚度,分析了检测线圈上的电压随被测体厚度的变化规律和定量关系.实验最终给出检测线圈电压与被测体厚度关系的数学模型,并为将来进行脉冲涡流测厚仪的研制提供理论依据.     

管道轴向裂纹检测脉冲远场涡流传感器设计与仿真分析

脉冲远场涡流检测方法结合了脉冲检测频率丰富以及远场方法适于铁磁性管道检测的优势,因此文中采用脉冲远场技术对管道轴向裂纹进行了检测。首先分析了脉冲远场涡流的检测原理,通过提取感应电压信号的负峰值和过零时间作为特征量可以分析管道的检测信息,在此基础上设计了4种不同结构的传感器模型,比较了4种模型过渡区的远近、对轴向裂纹检测灵敏度的高低以及对不同壁厚管道检测的结果。仿真结果表明：与其它模型相比，连通激励磁路的传感器模型具有更好的检测效果。     

脉冲涡流热成像检测金属缺陷的激励参数研究

针对脉冲涡流热成像检测中激励参数选择难的问题,提出了一种激励参数优化选择方法。利用COMSOL4.4仿真软件建立金属铝材料裂纹缺陷检测的脉冲涡流热成像仿真模型,研究提离高度、激励频率、渗透深度、激励电流、加热时间等激励参数下裂纹缺陷的脉冲涡流热特性,分析不同激励参数脉冲涡流作用下的裂纹缺陷周边温度场分布与变化规律,给出相应的最优激励参数。实验结果表明,实验仿真结果与理论分析一致,可为检测系统设计提供参考。     

脉冲涡流检测中参数影响的仿真分析与实验研究

脉冲涡流检测过程中传感器尺寸及激励参数对检测结果影响较大,对其进行优化设计可提高检测系统的性能。在分析矩形脉冲涡流传感器工作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲涡流的仿真模型,仿真分析了传感器尺寸变化对铝板中涡流衰减规律的影响,激励脉冲频率和占空比变化对缺陷检测灵敏度的影响,仿真结果表明:当激励线圈长度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变慢,而当激励线圈宽度和高度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变快;激励频率与占空比对缺陷检测灵敏度的影响与被测试件厚度有关,对于厚度较大的板材,应适当降低激励频率并提高占空比。最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿真结果相一致,证明了仿真结论的正确性。     

非磁性航空金属构件检测中 脉冲远场涡流传感器的仿真设计

在分析脉冲远场涡流检测原理的基础上,采用U型罩结构模拟管道,成功的将脉冲远场涡流技术应用到了非磁性金属平板的检测中；仿真设计了空心、聚磁、连通磁路3种传感器模型,比较了不同模型过渡区的远近、对缺陷检测的灵敏度及对不同厚度平板的检测能力.仿真结果表明:带连通磁路的传感器模型不仅可以将激励与检测线圈之间的距离从20 mm缩短至10 mm,还可以提高对缺陷检测的灵敏度,同时,带连通磁路的传感器模型对厚度为11 mm以上的平板具有更强的检测能力.     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术研究

通过传感器结构的合理设计,脉冲远场涡流可用于飞机机身非磁性金属结构中缺陷的检测,但是,传统远场涡流信号微弱,检测灵敏度不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。本文从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明,基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以缩短过渡区,拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术

脉冲远场涡流用于飞机机身金属结构中缺陷的检测时,由于信号微弱,检测灵敏度往往不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明:基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

脉冲涡流无损检测提离效应研究

在脉冲涡流检测过程中,由于探头倾斜或被测对象表面不光滑会产生提离效应,提离效应严重影响着脉冲涡流无损检测的结果。本文在分析脉冲涡流检测技术工作原理的基础上,采用ANSYS有限元仿真软件建立了激励线圈为圆柱形和矩形两种结构的模型,并分别针对有裂纹缺陷的铁磁性(钢)和非铁磁性(铝)试件进行了仿真研究,通过分析试件中感应涡流和扰动磁场的变化,给出了不同情况下检测信号随提离变化的规律,并从原理上给出了解释。最后,通过实验的方法对仿真结果进行了验证,实验结果表明了仿真结果的正确性,从而为进一步的消除提离效应提供了有价值的参考依据。     

铁磁屏蔽对脉冲涡流检测的影响机理

针对脉冲涡流进行缺陷检测经常受到激励磁场和背景磁噪声干扰的问题,提出对缺陷处进行铁磁屏蔽的方法。在脉冲涡流检测中的磁屏蔽理论分析基础上,建立了脉冲涡流检测的有限元仿真模型。仿真表明:对于铁磁性构件,铁磁屏蔽能够使感应涡流尽可能地分布在缺陷附近,该措施减弱了检测信号的幅值,但对于不同深度的缺陷能够更好的辨别,能有效提高缺陷检测的灵敏度。根据有限元仿真结果,制作了铁磁性材料的磁屏蔽罩。实验表明:在铁板的表面,铁磁屏蔽能有效提高其检测信号灵敏度,而在铁板亚表面,灵敏度获得的提升较小。     

基于巨磁阻元件的涡流／磁一体化阵列传感器

根据涡流、漏磁以及磁记忆检测的特点,基于巨磁阻元件开发了涡流／磁一体化阵列传感器,将电磁无损检测中动态、静态电磁场的测量统一起来,按照检测要求进行常规涡流、脉冲涡流、任意波激励涡流、漏磁以及磁记忆等检测方式。通过分组引线降低了传感器的布线难度,具有较高的扫描检测速度衍4用串行通信将传感器中存储于Flash芯片内的各项参数传输到主机,进行各种补偿和设置,提高传感器的性能。该传感器具有应用范围宽、测量范围大、体积小、稳定性好以及空间分辨率高等特点。     

基于涡流传感器的非接触式金属板厚度测量系统

利用涡流无损检测方法对金属板材进行厚度测量时,由于电涡流传感器探头线圈的阻抗表达式过于复杂,金属板材的电导率、磁导率和厚度等因素对探头阻抗的影响难以通过探头线圈的阻抗变化进行观察。针对这一问题,介绍了一种基于涡流传感器的非接触式金属板厚测量系统。该系统利用PSD技术实现涡流阻抗信号的正交分解,采用STM32单片机对数据进行处理,最后进行人机操作、液晶显示和数据存储。整个系统具有较高的检测精度和灵敏度,能够在强噪声背景的干扰下实现阻抗信号的二维信息检测。     

基于提升小波的脉冲涡流检测信号去噪的研究

脉冲涡流检测是无损检测的一个重要方法.由于检测过程噪声的干扰,信号在测量过程中不可避免的受到不同程度的污染.文章介绍了提升小波的基本原理、阐述了提升小波去噪的算法.利用提升小波对脉冲涡流检测过程中的噪声进行去噪,得到了去噪后的结果波形.实验结果表明,采用提升小波去噪可以使脉冲涡流检测结果信号的信噪比得到显著的提高.     

Inversion of thicknesses of multi-layered structures from eddy current testing measurements

Luquire et al. ‘ s impedance change model of a rectangular cross section probe coil above a structure with an arbitrary number of parallel layers was used to study the principle of measuring thicknesses of multi-layered structures in terms of eddy current testing voltage measurements. An experimental system for multi-layered thickness measurement was developed and several fitting models to formulate the relationships between detected impedance/voltage measurements and thickness are put forward using least square method. The determination of multi-layered thicknesses was investigated after inversing the voltage outputs of the detecting system. The best fitting and inversion models are presented.     

涡流检测多层平板导体参数的频率选择方法

涡流检测多层平板导体参数具有重要意义,其中激励频率的选择是关键。针对正弦涡流法检测多层平板导体厚度与电导率问题,以被测导体上方空心圆柱线圈散射场电感为测量量,提出通过求解灵敏度函数选择激励频率的方法。对于检测线圈尺寸参数已知、被测多层平板导体参数可估计的情况,利用灵敏度函数曲线可以得到任意被测参数检测灵敏度最大值及所对应的频率,在各参数灵敏度函数最大值所对应的频率附近分别选取3～4个频率点,实现激励频率的选择。最后进行三层平板导体厚度与电导率检测实验,在相同的频率区间内,分别利用灵敏度函数选频法和平均选频法对散射场电感扫频测量结果进行频率选择,实验结果显示前者各参数检测误差普遍小于后者,验证了灵敏度函数选频法的有效性。     

塑料制品的电磁涡流检测研究

电磁涡流检测的理论基础是电磁感应,根据其原理仅适合具有导电、导磁的金属材料,对不具有导电、导磁性的其它材料,无法进行电磁涡流检测。在塑料树脂原料中掺入少量纳米纯铁粉与铁硅硼形成复合材料,由于纳米材料独特的电磁特性,复合材料的磁导率发生了显著变化,也可以产生涡流效应。通过试验,得到了这一复合材料涡流检测灵敏度随激励频率变化的关系,并对该复合材料的涡流检测灵敏度与铜、铁、铝、纯树脂等材料进行了比较,还对复合材料进行了裂纹涡流检测试验。试验表明,复合材料可以与其他金属材料一样进行电磁涡流检测。     

有限厚铁磁性试件脉冲涡流响应研究

提出了通过直接分析瞬变涡流和感应磁场来研究被测试件脉冲涡流响应的方法.在实验验证的基础上,采用数值模拟的方法计算得到了有限厚铁磁性试件的脉冲涡流响应.研究了试件中涡流扩散规律并将脉冲涡流响应分为前后2个阶段,将相同时间点不同电阻率、磁导率模型的响应曲线及感应电压随时间变化的曲线进行拟合,得到了感应电压与电阻率、磁导率及时间的关系.结果表明:脉冲涡流前期感应电压按试件电阻率的0.5次幂、磁导率的0.5次幂进行衰减,按时间的1.5次幂进行衰减;后期感应电压随时间按照负指数规律衰减,指数衰减系数与试件电阻率成正比,与磁导率成反比.     

储罐罐壁缺陷的低速漏磁检测研究

针对储罐罐壁缺陷的漏磁检测,做出速度效应分析,研究了不同速度时,以及低速时各缺陷的漏磁检测效果。通过速度效应的理论分析,再利用有限元仿真软件分析磁滞后效应与涡流效应,发现缺陷的低速检测结果是可以通过软件模拟的;同时可忽略涡流效应。模拟分析了不同缺陷的低速漏磁检测结果,并得到了很好的结果曲线。最后通过实验证明:4 m/min的速度具有很好的漏磁检测效果。