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。     

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.     

铁磁性平板构件远场涡流传感器设计与仿真分析

远场涡流检测技术不受集肤效应的限制，其相对于传统涡流检测技术而言，能够对金属构件的更深层缺陷进行检测，首先介绍了平板远场涡流的一些研究现状，分析了平板远场涡流的检测原理和传感器设计要求，在此基础上，设计了基于圆柱和矩形结构的2种传感器模型，分析了2种模型在平板构件中所感应磁场的分布规律，并对比了其对不同板厚的检测能力。结果表明：矩形激励线圈能在平板中感应出定向传播的磁场，可以利用矩形结构的远场涡流传感器对较厚平板构件中缺陷的深度和长度进行定量检测。     

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。     

铆接结构中缺陷的脉冲远场涡流定量评估技术

针对飞机机身铆接结构检测中难以对缺陷进行定量评估的问题,将脉冲远场涡流检测技术运用于铆接结构缺陷检测之中。利用脉冲激励频谱成分丰富、可提取特征信息较多的优势对铆接结构中缺陷的定量评估技术展开研究。首先,建立铆接结构脉冲远场涡流三维检测模型,对缺陷进行检测,从而确定缺陷位置。在此基础上,分析缺陷类型、尺寸对检测信号的影响发现直接耦合分量幅值与上下表面缺陷深度之间具有不同的变化关系,从而实现对缺陷的分类识别。最终,利用信号的过零时间变化量实现对缺陷深度的定量,在缺陷深度已知的情况下,进一步利用直接耦合分量幅值变化对上表面缺陷长度进行定量;利用间接耦合分量幅值变化对下表面缺陷长度进行定量。     

新型方向性自差分涡流传感器的仿真设计与研究

传统涡流检测技术采用一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,通过用检测线圈来收集扰动磁场,然而由于激励线圈引起的磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度低,需采用差分的方法来获取缺陷信息。提出了一种新型涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励磁场的空间分布,使得无需采用差分方法就可以获得缺陷信息。在对新型传感器进行原理分析的基础上,仿真分析了其与传统传感器探头缺陷检测灵敏度之间的差异。并对传感器尺寸和激励频率进行了优化设计,最后验证了该新型传感器对缺陷长度的定量检测能力。仿真结果表明,该新型传感器具有较高的检测灵敏度和缺陷定量精度,为以后单激励多检测阵列涡流传感器的研究奠定了基础。     

铁磁性导体材料平板远场涡流探伤技术分析

介绍了平板远场涡流检测系统的基本结构和基本检测原理.根据检测时系统中磁力线和能量的分布特点,提出了能量凹陷区的概念.利用电磁数值仿真技术,给出了远场涡流检测中导体板无缺陷和有缺陷时,感应线圈处对检测信号起主要作用的方向的磁通密度分布变化特点.对比分析了板中不同深度和不同半径平底孔缺陷对感应线圈处磁通密度分布的不同影响.分析结果表明,因缺陷引起的空间磁通密度分布曲面形状与缺陷形状间有较直观的对应关系.最后,给出了实际平板远场涡流检测实验中,铁板上下表面存在不同尺寸平底孔缺陷时的远场检测信号曲线,显示出缺陷的半径、深度及位置对检测信号的不同影响.
     

基于UTC结构的非磁性平板脉冲远场涡流传感器参数优化的仿真分析

飞机多层结构中深层缺陷的定量评估是目前航空无损检测领域面临的一个难点问题,传统无损检测方法需要对飞机结构拆卸后进行检测,这样既增加了费用又无法满足飞机外场检测的需求,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此难题的有效途径。在分析了非磁性平板构件脉冲远场涡流检测技术所存在问题的基础上,通过设计基于UTC结构的传感器使得平板构件检测中也产生了远场效应。同时,对UTC结构中材料属性、UTC结构长度和厚度对检测结果的影响进行了仿真分析,得到了其优化设计的准则。     

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。     

基于脉冲激励的远场涡流检测机理及缺陷定量评估技术

脉冲激励信号包含非常丰富的频谱成分,以脉冲激励代替传统的正弦激励为克服远场涡流技术的不足提供了新的解决途径。在分析了脉冲激励下远场涡流检测机理的基础上,仿真分析了激励线圈和管道周围磁场和涡流的分布,得到了检测线圈处于不同场区时瞬态检测信号的变化规律,确定了远场区的范围。并从检测信号中提取了过零时间作为缺陷定量的特征量。最后,采用实验的方法验证了脉冲激励下的远场涡流技术对管道中轴向裂纹缺陷长度和深度的定量检测能力,实验结果表明该技术可以很好的实现对缺陷的定量评估。     

预应力高强度混凝土管桩钢筋断裂远场涡流法数值分析

针对管桩预应力钢筋断裂检测的难题,选取PHC450(95)管桩建立三维电磁场有限元模型,基于远场涡流检测原理分析激励线圈在管内外不同钢筋断裂工况下磁场信号的变化规律,探究合理的激励线圈、检测线圈布置方式和有效的磁场检测指标。结果表明:激励线圈在管内管外,磁感应强度径向分量、轴向分量的相位均可作为钢筋断裂的检测指标;激励线圈在管内,磁感应强度径向分量、轴向分量的幅值可检测是否有纵筋断裂;激励线圈、检测线圈靠近钢筋断裂环向位置才能检测到相对明显的磁场信号变化。可见,应用远场涡流法检测管桩钢筋断裂情况是可行的,为实际检测装备的研发工作奠定基础。     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.