绝对式科赫分形平面涡流传感器裂纹检测性能研究

针对传统涡流传感器会忽略特殊方向短裂纹的缺点,提出了一种绝对式科赫分形平面涡流传感器,其激励线圈和信号拾取线圈均采用基于分形自相似理论的科赫雪花曲线。首先,对具有相同尺寸的科赫和圆形传感器进行有限元分析。然后,针对不同长度、方向、宽度和深度的裂纹,对比分析两种传感器响应信号的差异。最后,搭建实验系统对有限元分析结果进行验证。研究结果表明,对于不同长度、方向和宽度裂纹的探测,有限元分析结果与实验结果定性一致;在3和5 mm长的裂纹检测中,科赫传感器输出信号变化量比圆形传感器至少高出40%;在不同方向裂纹检测中,对于难检测方向的90°裂纹,科赫传感器比圆形传感器至少高出49%;在不同宽度裂纹检测中,科赫传感器的信号变化量比圆形传感器至少高出29%;在不同深度裂纹检测中,科赫传感器比圆形传感器至少高出6%;相对圆形传感器,科赫传感器对短裂纹探测的优势更加显著。该研究结果对平面柔性涡流传感器电磁感应结构的设计具有重要的参考意义。

平面柔性涡流传感器工作频率影响分析与验证

平面柔性涡流传感器能同时独立测量电导率和提离,在应力评估、缺陷检测方面具有较大优势。文中采用有限元法仿真分析了工作频率对平面柔性涡流传感器性能的影响,在工作频率为500 k Hz时,使用所设计的平面柔性涡流传感器对铝合金3A21进行了拉伸应力试验,得到铝合金电导率与拉伸应力的关系。实验结果表明,在合适的工作频率激励下,平面柔性涡流传感器能有效实现导电材料的电导率测量和应力大小的评估。

典型平面涡流应力传感器检测特性的仿真分析

为了在涡流应力检测中正确选择传感器的类型,对6种典型的平面涡流传感器(圆形、椭圆形、矩形、阿基米德螺线、矩形螺线和蜿蜒式)的应力检测特性进行了仿真对比.以铝板为试件,用试件电导率的变化来模拟应力变化;以检测线圈的感应电压为分析对象,从不同激励频率与提离对应力检测灵敏度的影响和传感器对应力方向的敏感性两个方面对各传感器的性能进行了对比.结果表明:随着激励频率和传感器与试件间距的变化,6种传感器的灵敏度有相同的变化规律;在只有单个激励单元的传感器中,矩形传感器的感应电压、灵敏度和对应力方向的敏感性均最好;在具有多个激励单元的传感器中,蜿蜒式传感器的总体性能最好,圆形和阿基米德螺线型传感器对应力的方向不敏感.对矩形和蜿蜒式两种传感器的应力方向敏感性进行了实验验证,结果与仿真分析结果一致.

矩形平面电涡流传感器研究

针对曲面间隙测量问题,提出平面矩形并联型涡流传感器探头,从机理上推导出所设计传感器磁场强度与线圈固有参数及外加电流、频率的关系表达式,通过实验方法验证了所设计的平面矩形并联型电涡流传感器探头的特性。