电磁热多物理耦合成像检测方法研究

涡流和热成像检测技术均可应用于导体材料评估和无损探伤。传统的涡流检测系统分辨率低,无法对缺陷轮廓进行精确定量;而传统的热成像系统往往需要大功率的激励装置,且很难消除样件表面杂质或辐射率异常引起的误判。为互补两种检测技术的优势,该文提出一种基于电磁热多物理场耦合效应的成像检测方法。该方法包含一种新型L型磁轭和阵列PCB线圈结构,可通过磁轭激励样件产生的电磁效应和热效应分别对缺陷进行磁成像和热成像,以达到提高检测可靠性的目的。实验结果表明:相比于单一涡流或热成像检测技术,该文所提出的传感结构可显著提高系统的可靠性和可检测性。

基于电涡流热成像的钢轨滚动接触疲劳裂纹动态检测研究

针对钢轨滚动接触疲劳裂纹检测挑战,提出了新型传感结构下的多物理电涡流热成像技术。通过COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,分析了圆柱形磁芯结构、弧形磁轭结构和U形磁轭结构的电磁场特性,并研究了在不同传感架构下对疲劳裂纹的检测效果。针对实际应用条件,在U形磁轭结构的基础上研制了L形磁轭和梭形磁轭结构并集成开发了感应激励源系统。静止状态下铣平钢轨试块缺陷检测试验表明自主研制的系统对钢轨表面微小缺陷的检测灵敏度高,能实现0.5mm宽缺陷的定量分析,且最小能识别钢轨表面0.2 mm宽的缺陷。通过圆盘缺陷检测试验对速度效应下疲劳裂纹的检测进行了研究,提出的鲁棒低秩张量裂纹分解算法极大地消除了原始热图像的背景噪声并提升缺陷检测分辨率。最后搭建并集成了钢轨低速巡检试验平台,验证了对钢轨踏面复杂滚动接触疲劳裂纹检测的有效性。