互感式自调零正交涡流传感器设计与研究

针对涡流检测过程中传感器易发生提离和摇晃造成缺陷误判和漏检的问题,利用电磁场理论,研究了双Pancake式线圈之间的零互感特性,提出了一种互感式正交自动调零涡流传感器;同时搭建了基于六轴机器人引导的涡流检测系统,对铝筒体轴向和环向表面裂纹进行了相关实验研究。结果表明:相比同轴型涡流传感器,该传感器在筒体缺陷检测过程中对提离和摇晃的抑制力更佳,通过面内旋转其激励线圈至0°和90°,能够清晰地识别出铝筒体轴向和环向的表面裂纹。该传感器在不依赖高精度姿态校准前提下,有效解决了提离和摇晃造成缺陷误判和漏检的问题,对导电结构外场原位检测具有重要的应用意义。

碳钢件焊缝缺陷检测用正交涡流探头研究

由于传统涡流探头具有明显的提离效应,难以检测表面不平整的焊缝。为此,基于均匀涡流检测原理,设计一种用于焊缝缺陷检测的正交涡流探头。采用理论计算方法,研究正交探头检测原理,设计探头有限元仿真模型,分析探头结构和线圈尺寸对检测灵敏度的影响。利用设计的正交涡流探头对碳钢件焊缝开展探伤检测试验。当提离量不大于2 mm时,有效检测出宽度为0.25 mm、深度为1 mm的碳钢板焊缝表面人工开口裂纹。试验结果表明,正交涡流探头能有效抑制检测过程中提离效应的影响,验证了探头用于焊缝表面缺陷检测的可行性。

基于提离点的脉冲涡流测厚研究

脉冲涡流检测技术(PEC)是近年来发展起来的一种新的无损检测技术,与传统涡流检测技术相比具有频谱宽、信息丰富等优点,但检测中依然受到提离效应的干扰。本文围绕脉冲涡流在非磁性金属厚度测量中提离效应的干扰问题,通过引入提离点来分析脉冲涡流信号,以达到利用提离效应的目的。从仿真计算与实验结果来看,在一定提离范围内,应用提离点信息进行金属厚度测量效果较好,可以实现精确测量。

基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的建模与优化

电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致超声回波信号较弱,检测结果不理想。现阶段,在完善对EMAT建模分析的基础上,通过对换能器参数的优化和结构的改进设计以及与其他新技术相结合的方式,EMAT的换能效率已经有了明显的提高,但仍存在解析、半解析建模方法不完整,数值建模方法计算时间长,以及换能效率仍然不够理想等问题。对此,综述近十几年来基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的数学建模方法,包括解析法、数值法和半解析法,给出较为完整的耦合方程和建模过程。并在此基础上,分析了偏置磁场、激励线圈、提离距离等参数对换能效率的影响规律以及换能器的优化设计方法,为今后电磁超声换能器的模型完善和改进提高提供参考。

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。

涡流传感器提离效应的ANSYS模拟

涡流检测中的提离效应是影响涡流检测的一项重要因素。文章在ANSYS的基础上对提离效应进行数值模拟,建立了提离效应的二维模型,求解了探头线圈的阻抗变化,对探头线圈的阻抗值进行归一化,得到的仿真结果与传感器的实际特性是吻合的,为涡流检测的实际应用提供了有意义的分析方法和参考依据。

飞机轮毂涡流检测中探头提离效应的分析与抑制

为了有效抑制飞机轮毂的涡流检测中线圈探头的提离变化给检测结果带来的干扰,利用三维有限元法建立了凹弧面上方线圈阻抗的计算模型,对比分析了不同曲率半径的凹弧面上,由探头的提离改变所形成的线圈阻抗变化轨迹的特征,并进一步建立了凹弧面上缺陷检测的模型,从理论上深入地研究了提离变化给缺陷信号产生的影响,结果表明凹弧面的曲率半径越小,提离引起的阻抗变化越大,但不论曲率半径如何变化,提离轨迹均可近似为一条直线,并存在一个合适的频率点,可使缺陷信号和提离轨迹之间出现90°的相位差,根据此特征提出了利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰的方法,实验验证了理论分析的正确性和可靠性,为轮毂等小曲率半径的凹弧面涡流检测提供了抑制提离噪声的理论依据。

涡流探头提离效应的理论分析与实验研究

推导了线圈置于有限厚度的金属平板上方时其阻抗计算的级数表达式,并以此为基础分析了由线圈的提离改变所引起的线圈阻抗的变化特征。同时采用有限元法对导体平板上有缺陷存在时的复杂三维涡流问题进行计算求解,进一步分析了提离变化对缺陷所引起的线圈阻抗变化的影响。结果表明提离增加会显著降低缺陷信号的幅值,但并不影响缺陷信号和提离轨迹之间的相位差,通过分析相位差随检测频率的变化规律发现:存在一个合适的频率可使缺陷信号和提离干扰之间出现90°的相位差。实验数据说明了阻抗计算模型及其理论分析的正确性,其结论为实际检测中利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰提供了有价值的理论参考。

磁致伸缩纵向导波管道检测数值建模与分析

检测模型是磁致伸缩纵向导波检测技术发展的基石。现有磁致伸缩纵向导波检测模型存在不包含接收过程和不包含静态磁场计算等不足,难以满足设计优化接收传感器、增强导波检测信号等方面的研究需求。因此,以磁致伸缩纵向导波管道检测为背景,分析激励和接收过程中的控制方程,在此基础上建立了包括激励过程、声场传播和接收过程的有限元模型。分别采用仿真和实验分析了接收线圈的提离效应,仿真和实验结果吻合较好,验证了该数值模型的正确性。

车轮辐板裂纹涡流检测探头的提离抑制研究

针对火车车轮辐板裂纹涡流检测中的变提离问题,设计了新型探头结构,可在保证抑制提离效应且高信噪比的前提下提高探头的灵敏度,以实现对粗糙表面裂纹的准确检测。提出了一种小体积的适用于辐板裂纹检测的并肩型探头结构,并基于场路耦合模型对探头进行了有限元分析,计算了探头磁场分布情况。通过实验测量了不同探头在不同提离下的线圈电压,对所提出的并肩型探头和传统差动探头的性能进行了比较,并利用该探头对实际车轮辐板裂纹进行了检测。研究结果表明,具有闭合磁路的探头对提离效应的抑制优于普通的差动式探头,所提出的并肩型探头能有效地检测出车轮辐板裂纹,并可实现车轮辐板裂纹长度的定量测量。

碎片残余提离效应对在役油气管道漏磁检测影响分析研究

在对影响漏磁探头提离因素分析的基础上,详细分析了管道碎片残余提离效应影响特性,通过建立的模拟漏磁检测探头提离效应影响分析的实验装置系统,提取了传感器、磁化器在不同提离情况下的检测信号,研究了漏磁检测过程中提离值对缺陷信号的影响趋势。最后根据实验数据,探讨了在实际运行中探头提离值设定的区域范围。

便携式多功能涡流仪的研制

介绍了集涡流探伤、电导率测量和涂层测厚功能于一体的便携式多功能涡流仪的实现原理。利用ANSYS软件进行数值模拟,得出涡流检测线圈阻抗的变化规律。提出用相位分析法来抑制提离效应,并在此基础上,设计研制了基于AT91RM9200处理器的多功能涡流仪的测量系统。实验结果表明,该系统具有很好的推广应用前景。

超细硬质合金棒材缺陷电涡流检测系统研发

PCB板钻头是由超细硬质合金棒材加工出来的,而超细硬质合金棒材在无心磨削加工过程中常会产生崩角、磨面等缺陷。针对目前硬质合金棒材缺陷人工检测效率低、误检率高的问题,采用电涡流无损检测方法,开发了一套硬质合金棒材缺陷检测系统,以单片机为控制核心,设计了数据采集、A/D转换、通讯、执行机构等电路,开发了相应的控制软件。通过实验研究了检测系统的提离效应和边界效应,实验结果表明研发的硬质合金棒材缺陷检测系统能有效分选出有缺陷的棒材,可以有效提高检测准确率和检测效率。

磁悬浮转子位移测量传感器的研究

在磁力轴承系统中,磁悬浮转子的位移信号是控制磁力轴承稳定悬浮并能够高速旋转的重要依据,因此,位移传感器测量数据的可靠性、稳定性和精确性直接影响到磁力轴承的整体性能。针对磁悬浮转子对位移传感器的特殊要求,从理论上分析了涡流位移传感器的设计原理,并根据理论分析设计制作了传感器;还介绍了传感器的实验方法和实验步骤,并对实验结果进行了分析。

检测探头提离效应对管道漏磁检测影响分析

在管道漏磁检测中，检测探头的提离效应对管道缺陷漏磁检测性能影响较大。在对漏磁检测探头提离效应影响因素分析的基础上，分析了管道漏磁检测探头提离效应影响特性；通过建立的模拟漏磁检测探头提离效应影响分析的实验装置系统，提取了传感器、磁化器在不同提离情况下的检测信号。根据实测数据，研究了漏磁检测过程中提离值对漏磁信号的影响趋势，探讨了在实际工程应用中检测探头提离值设定的区域范围，最后就传感器、磁化器及二者同时作用而产生的提离效应对管道缺陷漏磁检测的影响进行了分析，为漏磁检测探头的设计与工程应用提供了较强的理论参考。

抑制点式涡流探伤提离效应的新方法

在点式涡流探伤中存在提离效应。虽然目前有一些抑制提离效应的方法,但它们存在一定的局限。笔者通过分析这些方法,提出了一种新的抑制方法,其效果在实验和理论上得到了验证。

管状金属基体涂层厚度测量的有限元分析

基于涡流检测技术,针对管状金属基体涂层厚度测量问题,建立对应三维涡流场问题的有限元模型,通过加载正弦激励信号,分析平板和管道凹面上感应涡流的分布情况,计算曲率半径大小以及提离变化对线圈阻抗信号的影响,以空载线圈的阻抗信号为参照,对平板和凹面涡流线圈的阻抗值进行归一化处理,得到线圈阻抗变化与涂层厚度之间的关系曲线。选取3种不同曲率的管材试件进行实验,仿真计算结果与实验结果相符合,为曲面涂层厚度的实际检测应用提供可靠的理论依据与技术支持。

提离对脉冲涡流壁厚检测的响

很多常规方法对设备在线运行状态下的壁厚检测都无能为力。而脉冲涡流具有频谱宽、信号穿透能力强和衰减时间长等优点,完全适合不拆除保温层在线高温或低温金属的壁厚检测,成为近年来国际上重点研究的一项高新技术。然而,实际设备的保温层厚度并不完全一样,因此相对的提离高度也就不同。为了获知提离对脉冲涡流壁厚检测的影响,就此进行了试验研究。结果表明,提离高度与误差之间存在相应的函数关系,并进行了定量分析,并得到了对检测结果进行合理修正的办法。

基于频谱分析的脉冲涡流检测提离消除技术

脉冲涡流检测中由于探头倾斜等原因容易产生提离效应,严重影响缺陷的定量精度。利用激励脉冲频率成分丰富的特点,提出了一种基于频谱分析的提离效应消除新方法。通过试验发现,经该方法处理后的有提离的原始检测信号在低频部分已基本重合,消除了提离效应对低频的影响,且可通过提取低频特征值对缺陷的深度进行定量。试验结果证明,该方法可以有效地消除提离效应,提高缺陷的定量检测精度。

电流扰动装置的有限元仿真研究与分析

在涡流探伤中存在提离效应,为了抑制提离效应,介绍一种新的涡流检测方法——电流扰动法,并且从电流扰动法的基本原理出发,采用有限元方法,利用ANSYS语言,通过建模、定义材料特性、划分网格、设置边界条件、加载及求解等,对电流扰动传感器的电磁场进行仿真研究。仿真实验数据表明,电流扰动法是一种很好的抑制提离效应的无损检测法。