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。     

纳米铁磁粒子磁化强度弛豫时间的非简谐效应

在原子作非简谐振动的情况下,求出在均匀外磁场中单轴铁磁粒子的弛豫时间与阻尼系数、粒径大小、温度等的关系.以球状纳米铁磁粒子作计算,探讨了原子非简谐振动和阻尼系数对粒子磁化强度弛豫时间的影响.结果表明：铁磁纳米微粒的弛豫时间随温度、粒径大小和阻尼参数均有明显改变,纳米微粒的小尺寸效应对纳米铁磁粒子的弛豫时间有明显影响.     

铁磁构件表层裂纹漏磁场分析及检测系统

针对铁磁构件裂纹损伤检测方法和仪器应用技术现状,建立了V型裂纹漏磁场分析模型,得出了平板铁磁构件表面指定探测点的漏磁场理论表达式。采用MATLAB软件编程进行全面的仿真分析,得出了漏磁场的法向分量与裂纹开口宽度的关系曲线、漏磁场的法向分量与裂纹深度的关系曲线、漏磁场的法向分量与裂纹长度的关系曲线;得出裂纹漏磁场法向分量过零点、漏磁场垂向分量出现最大值和漏磁场切向分量出现裂纹端部过零点的漏磁场分布特性。根据理论分析得出的裂纹漏磁场特征,设计制作了阵列式的裂纹检测装置和检测平台,并对带有V型裂纹的平板铁磁构件进行检测。实验表明：文中理论分析得出的三维漏磁场与检测结果能够较好的吻合,并对裂纹的几何参数估计具有一定的指导意义,根据漏磁模型研制的检测装置能探测铁磁构件的裂纹缺陷。     

铁磁金属纳米点接触的磁电阻

分析和比较了运用不同制作方法制作的铁磁金属纳米点接触样品的弹道磁电阻现象,探讨了由于磁致伸缩或微磁力等机械因素引起的力致电阻效应对纳米点接触样品电阻的变化所产生的影响,在实验中得出了样品在磁场作用下所观察到的大比例的弹道磁电阻效应可能与力致电阻效应相关.     

脉冲磁场测量系统的研制和标定

为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%.     

非简谐振动对纳米铁磁粒子表面能的影响

在考虑到原子作非简谐振动的情况下,先求出在均匀外磁场中单轴铁磁粒子原子振动的简谐系数、非简谐系数和粒子的自由能.再以球状纳米铁磁粒子作计算,以探讨粒子表面能随温度和粒径变化的规律以及原子非简谐振动对粒子表面能的影响.结果表明:铁磁纳米微粒的表面能随温度的升高和粒径的减小而减小,作者认为纳米微粒的小尺寸效应以及由此产生的晶格振动的非简谐效应和晶格振动软化,对纳米铁磁粒子的表面能有重要影响.     

共振驱动的类轴子粒子探测实验设计与优化

为了进一步提高类轴子粒子传播的与自旋速度相关的新相互作用的实验灵敏度,本文研究了极化³He作为探针的共振驱动方法来探测其与非极化物质间的新相互作用.首次将核磁共振Bloch方程中驱动磁场看作微扰,使用微扰法求解出Bloch方程的解析解,并计算出共振时有效磁场的放大倍数.其次分析了玻璃气室参数对有效磁场放大倍数的影响,优化设计后半径为1-2 mm的特种玻璃气室可使有效磁场放大倍数达到10⁷.依托我们的特种玻璃气室制备设施和工艺,可使现有的实验探测灵敏度提高5个数量级.     

带包覆层铁磁性金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测

为提高脉冲涡流检测技术在检测包覆层下铁磁性金属管道局部腐蚀时的灵敏度,从仿真和实验两个方面对探头设计进行了研究.采用反向联接结构的双线圈作为激励源,达到线圈电流不过大而磁场能够在局部得到聚焦增强的目的.采用有限元仿真比较了单线圈和双线圈激励时磁场及涡流的分布情况和对局部腐蚀型缺陷的检测灵敏度,并进行了系列检测对比实验.仿真与实验结果相一致,表明使用反向联接双线圈激励探头对带包覆层管道局部腐蚀类缺陷进行脉冲涡流检测可以达到远高于单线圈激励检测的灵敏度.本研究可为带包覆层金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测探头设计提供参考.     

基于新型脉冲涡流传感器的裂纹缺陷定量检测技术

传统脉冲涡流检测技术采用反射型传感器,其通过一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,采用检测线圈或霍尔传感器来检测扰动磁场,然而由于激励磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,使得这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度不高,需采用差分的方法来增强缺陷信息.提出了一种新型脉冲涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励场的空间分布,使得无需差分就可以对缺陷进行定量.在分析该新型脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用仿真和实验相结合的方法研究了其对裂纹缺陷长度和深度进行定量的效果,仿真与实验结果相一致,证明了该传感器的有效性.     

基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析

针对金属探测仪传感器设计时缺少理论分析的现状,文章基于开放式矩形平衡线圈模型,推导了金属杂质通过平衡线圈时产生的附加感应电动势,并进行仿真,得到了金属探测仪传感器平衡线圈的最佳尺寸比例以及金属杂质通过平衡线圈的最佳空间探测位置。通过实验验证了该计算方法的正确性,为进一步提高金属探测仪的检测灵敏度和稳定性提供了理论依据。     

类钙钛矿化合物Ca(Mn3-xCux)Mn4O12的磁电阻效应

在常压和较低温度(1073K)下利用溶胶-凝胶法制备了成分为Ca(Mn3-xCux)Mn4O12的化合物,X射线衍射图表明当x≤1.5时化合物呈单一钙钛矿相.所有样品均未观测到金属-绝缘体转变,但随成份的改变有反铁磁-铁磁转变发生.它们的磁电阻随温度呈线性变化系.对x＝1.5的样品,在77K和3T磁场下的磁电阻可达37%.     

基于数字全息的金属薄膜热形变测量

提出了一种利用数字全息来检测飞秒激光脉冲激发金属薄膜产生的表面热形变的方法.主要研究了2束飞秒脉冲激光在低于烧蚀阈值的条件下激发金属薄膜表面所产生的热形变.通过菲涅耳离轴数字全息,记录金属薄膜表面在激光脉冲激发前后的2幅全息图.通过数值再现得出2幅全息图的相位差分布,再由相位差分布确定金属薄膜表面产生的热形变.实验结果表明,低于烧蚀阈值的条件下,飞秒脉冲激光激发金属薄膜的表面形变主要由热效应引起,其分布可以通过热传导微分方程和热弹性理论来模拟计算,数值模拟结果与实验结果相一致.在脉冲激光与物质相互作用及利用所提方法探测光热物理参数方面可以提供理论与实验支持.     

隧道巨磁电阻效应的研究与应用

1974年,Slonczewski提出的铁磁金属／绝缘体／铁磁金属(FM／I／FM)结构中存在隧道巨磁电阻(TMR)效应,当两铁磁层磁化方向平行或反平行时,FM／I／FM隧道结将有不同的电阻值。很快,Julliere在Fe／Ge／Co隧道结中证实了这一点。这种因外磁场改变隧道结铁磁层的磁化状态而导致其电阻变化的现象,称为隧道磁电阻效应。随后,人们对一系列FM／I／FM磁隧道结的输运性质进行了研究。由于磁隧道结中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合,     

电感式磨粒在线监测传感器灵敏度提高方法

电感式磨损颗粒在线监测传感器的研究所面临的主要瓶颈是传感器灵敏度与孔径之间存在矛盾,灵敏度较高的传感器一般采用微流道结构(孔径1mm),最大允许流量小;而大孔径的传感器其灵敏度较低.为满足重型机械磨损状态在线监测的需求,研究了大孔径(7mm)的电感式磨粒监测传感器灵敏度提高方法.提出使传感器工作于全谐振状态,其中激励线圈工作于并联谐振状态,感应线圈工作于串联谐振状态,共同增强颗粒引起的传感器输出感应电动势.检测机理上建立了交变磁场中金属颗粒对磁场的扰动模型,考虑了颗粒在交变磁场中的涡流效应,提高了模型的实用性.实验表明谐振原理极大地提高了传感器的灵敏度,实现了直径75μm铁磁性颗粒和220μm非铁磁性颗粒的有效检测,初步满足了重型机械设备初期异常磨损阶段的在线监测需求.     

裂纹方向对脉冲涡流激励热成像的影响

摘要：
通过建立不同方向裂纹的有限元模型,对利用脉冲涡流热成像技术检测铁磁和非铁磁金属材料的裂纹缺陷进行分析,讨论了不同方向裂纹对裂纹附近涡流场和温度场的影响,并提取试件表面温度最大值作为特征量来对裂纹方向角与几何尺寸的关系进行分析.同时,通过实验对数值分析结果进行验证.结果表明:在铁磁材料中,具有各种方向角的裂纹都可以检测到;而在非铁磁材料中,当方向角较小时难以检测出其裂纹.根据试件表面温度分布的对称特点,可对裂纹的走向进行初步判断;根据试件表面最大温度随着裂纹方向角的增大而呈线性增加,可进一步识别裂纹方向角. 关键词：
脉冲涡流热成像; 裂纹检测; 裂纹方向 中图分类号： TG 115.28
文献标志码： A     

非晶软磁合金在传感器中的应用

研究了传感器敏感元件的高磁致伸缩Fe基，零磁致伸缩Co基非晶带和非晶丝的微压力探测性能，磁场与位移探测性能，Wiegand型尖锐脉冲电压性能，Fe基非晶带环形铁芯具有良好的线性度，灵敏度高达2．7V。／N，Co基非晶带磁场及位移探测元件灵敏度为14mV/A，m^-1，位移探测灵敏度达30mV/mm，线性探测范围达100mm左右。     

航空金属套管结构脉冲远场涡流检测机制及探头优化

航空金属套管结构凭借其套管管材可选择性组合的特点,有力提升了航空管道服役过程中的结构安全性与稳定性,因此广泛应用于航空、航天等领域的重要装备中.为进一步保障航空金属套管结构的服役安全,需采用有效的无损定量检测方法定期对其进行检测和损伤评估.围绕不锈钢-碳钢双层航空金属套管的无损定量检测,着力探究脉冲远场涡流检测机制及检测探头优化.通过快速有限元仿真研究,明晰磁场及坡印廷矢量在套管内外空气域中的分布规律、远场区识别手段等,并基于此,深入探索电磁屏蔽结构及其在检测探头优化中的有效性.结合仿真研究,对航空金属套管腐蚀减薄缺陷检测进行了实验探究,通过实验进一步验证所提航空金属套管结构脉冲远场涡流检测的远场区识别方法以及基于电磁屏蔽的探头优化成效.     

基于小润湿角下脉冲磁场的凝固形核模型

基于Ma形核模型,理论分析了异质形核基底小润湿角下脉冲磁场金属凝固的异质形核过程,建立了凝固形核模型.考察脉冲磁场磁感应强度对金属凝固临界形核半径及临界形核过冷度的影响.结果表明:该模型中体系Gibbs自由能与异质形核基底形状系数无关.在低过冷度金属凝固条件下,当脉冲磁场磁压力功与金属熔体固液自由能差在同一数量级时,脉冲磁场可有效减小凝固形核的临界半径;在大过冷度(大于20℃)金属凝固条件下,脉冲磁场对金属凝固临界形核半径的影响可忽略.金属凝固异质形核基底粒径较大时,临界形核过冷度随脉冲磁场磁感应强度增大而有效减小.     

基于光致发光的脉冲强磁场新型定标技术

研究了脉冲经磁场测量中测量线圈有效面积的定标问题,论述了一种基于合成钻石光致发光效应的新型定标方法.介绍了脉冲强磁场的发生技术与实验装备,构建了光致发光实验测量系统,将合成钻石置于沿特定晶轴方向的应用磁场中,实验测取了1.4 eV Ni相关中心光致发光的光谱与光强,由塞曼分裂机理计算探测线圈有效截面积.由实验测量的探测线圈有效面积为813.83 mm2,与由线圈尺寸直接计算所得819.54 mm2相比,误差为0.7 %,说明了试验结果的可信性.     

NiMnSb半金属材料的临界指数及临界特征

在不同磁场下根据磁化强度与温度的关系,测定和研究了半金属NiMnSb块体材料的临界指数,精确求得居里温度TC=731 K,磁化率临界指数γ=1.12和有序临界指数β=0.482.实验结果表明半金属NiMnSb材料的临界特征符合铁磁理论的平均场模型.