Speed Measurement Feasibility by Eddy Current Effect in the High-Speed MFL Testing

It is known that eddy current effect has a great influence on magnetic flux leakage testing(MFL).Usually,contacttype encoder wheels are used to measure MFL testing speed to evaluate the effect and further compensate testing signals.This speed measurement method is complicated,and inevitable abrasion and occasional slippage will reduce the measurement accuracy.In order to solve this problem,based on eddy current effect due to the relative movement,a speed measurement method is proposed,which is contactless and simple.In the high-speed MFL testing,eddy current induced in the specimen will cause an obvious modification to the applied field.This modified field,which is measured by Hall sensor,can be utilized to reflect the moving speed.Firstly,the measurement principle is illustrated based on Faraday’s law.Then,dynamic finite element simulations are conducted to investigate the modified magnetic field distribution.Finally,laboratory experiments are performed to validate the feasibility of the proposed method.The results show that Bmz(r1)and Bmx(r2)have a linear relation with moving speed,which could be used as an alternative measurement parameter.

奥氏体不锈钢马氏体含量的杂散磁场检测与涡流检测

为了比较杂散磁场和涡流检测技术对奥氏体不锈钢马氏体含量的检测能力,制备了铁素体含量系列标准试块、马氏体含量系列试样和管道弯头工件,并开展了两种检测技术对不同马氏体含量的信号响应试验、磁各向异性试验、同种材料不同马氏体含量检测试验和现场管道弯头的检测试验。试验结果表明,受工件的磁各向异性和环境磁场等因素影响,杂散磁场检测技术检测结果与马氏体含量的对应关系差;但这些因素对涡流检测技术的影响较小,因此,对于奥氏体不锈钢马氏体含量的现场检测,涡流检测技术要优于杂散磁场检测技术。

航空多层铆接结构内层裂纹的远场涡流检测

多层铆接结构是飞机机身蒙皮与型材的主要结构。由于周期性载荷作用,其内部型材等承力部位易产生疲劳裂纹,该位置隐蔽性强,采用目视或常规无损检测技术难以检测出这些缺陷。而远场涡流检测技术可检测埋藏深度大的缺陷,采用该技术对飞机多层铆接结构的内层裂纹进行检测。结果表明:选择合适的检测频率时,检测信号阻抗的幅值与裂纹深度、检测信号阻抗的相位角与裂纹埋藏深度均呈良好的线性关系,对于确定的被检材料和检测传感器,得出的拟合公式可为裂纹损伤的定位、定量检测提供理论参考依据,从而获得裂纹的准确信息,实现裂纹损伤的准确定位和定量检测。

高加换热管远场涡流测厚技术应用

对高压加热器换热管束使用远场涡流技术进行测厚,是一种能够穿透金属管壁的低频涡流检测技术,采用内部穿过式线圈探测铁磁换热管。通过EDDYSUN测厚专用软件,可以实时地探测出涡流的模拟信号,并根据预先设定的数学模型,将其转换为数字信号,利用观察可以直接检出被检管束的实时壁厚度,从而得出各已测管的管壁最薄截面厚度平均值,从而为剩余壁厚测定的有效方法提供了依据。

地铁车辆铸造零件铆接间隙类别的远场涡流检测方法研究

[目的]铆接质量问题无法直观判断,通过采用远场涡流探伤检测方法,可检测铆接结构件内部质量缺陷,以期为产品质量检测提供理论和技术支撑。[方法]在不破坏工件的基础上进行铆接质量检测及判别间隙类型;针对轨道车辆铆接结构件的中板间间隙和铆钉孔间隙,分别开展了远场涡流检测试验;选取地铁车辆抗侧滚扭杆座与车体底架边梁铆接工作试件,开展了涡流探伤试验研究。[结果及结论]从三组实验结果可知:根据相位角的范围可区分铆钉与孔的间隙和板间间隙类别,孔间间隙的相位幅值范围为60°~90°,板间间隙的相位幅值范围为0~10°。

基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器设计及缺陷定量评估与分类识别

为了克服传统脉冲远场涡流传感器由于结构的限制带来的激励磁场在空间出现发散、对大壁厚管道检测能力较弱以及难以对缺陷进行准确定位的问题,在分析了脉冲远场涡流检测原理的基础上,采用仿真与实验相结合的方法,仿真分析了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器的聚磁效果,研究了该传感器对管道轴向内外壁裂纹缺陷的定量评估能力,比较了检测线圈处于不同位置时的缺陷分类识别效果。仿真结果表明,该传感器通过引导磁场的定向传播实现了对磁场的聚集,同时,通过提取适当检测位置的信号负峰值可以实现对缺陷的分类识别。最后,采用实验的方法验证了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器对管道轴向裂纹缺陷深度的定量能力,实验结果表明该传感器可以很好的实现对缺陷的定量评估。

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。

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。

管道裂纹远场涡流检测的三维仿真研究

远场涡流检测技术具有内、外表面敏感度相同的优点,因而适合铁磁性油气长输管道中裂纹缺陷的无损检测。利用数值方法对远场涡流检测过程进行了仿真,给出了检测信号与裂纹几何尺寸之间的量化关系。首先,根据麦克斯韦方程组推导出3维远场涡流磁场分布的数学表达式。然后,由ANSYS软件建立3维远场涡流有限元仿真模型,并分析磁场在管壁内的分布特性。最后,通过3维仿真模型估计轴向裂纹的几何尺寸参数(长度、深度、宽度)对远场涡流检测信号的影响,并就它们之间的对应关系展开讨论。仿真结果为实际管道裂纹检测器设计、远场涡流探头的优化和裂纹量化评估提供了有效参考。

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。

油气管道裂纹远场涡流检测的仿真分析

利用有限元分析原理建立远场涡流仿真模型,并对管道裂纹的检测过程进行分析。首先,由麦克斯韦方程组推导出远场涡流的轴对称数学模型,分析磁场在管壁的径向传播特性;再采用局部分析法在ANSYS软件中进行模型优化,减小其计算规模,并估计管道内壁磁场的轴向分布;最后,通过仿真模型得到不同裂纹作用下的检测信号,并讨论了该信号相位与裂纹几何参数,如深度、宽度等之间的对应关系。仿真结果为实际开展远场涡流裂纹检测提供了有效参考。

导电平板中的远场涡流特性

远场涡流现象一直被认为仅在管道中才存在，而远场涡流效应的远场涡流检测技术的最大特点在于它能以同样的灵敏度检测管内、外壁缺损，不受集肤效应的限制。在管道远场涡流检测机理研究的基础上，本文运用有限元法对导电板材中的远场涡流现象的产生及其特性进行了数值仿真研究，提出了采用磁路和磁电组合屏蔽控制与导引能量流的扩散实现了在导电平板中产生远场涡流效应，阐明了其形成机理并研究工作频率、平板厚度及气隙等参数变化对导电平板中远场涡流现象的影响，将之与管道中的远场涡流现象规律进行了比较，为导电板材的远场涡流检测技术奠定了基础。

基于脉冲远场涡流的管道内检测技术

针对传统远场涡流检测方法对铁磁性管道内外壁缺陷灵敏度相同,无法有效区分缺陷在管道内壁还是管道外表面的问题,提出了采用具有丰富频率成分的脉冲激励信号取代传统的远场涡流中正弦信号激励的方法。采用小波去噪方法滤除检测数据中的信号噪声;研究了将检测线圈分别置于近场区、过渡区和远场区时的信号时域特性与管壁伤的关系;进行了针对管道管壁内外相同宽度不同深度缺陷的检测试验,结果表明采用脉冲激励作为激励源并综合运用过渡区的检测信号的幅值和过零时间特征能够有效地区分管壁内外全周向的缺陷。

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。

脉冲涡流磁场特征分析

脉冲涡流是近年发展起来的新检测技术,目前还未被广泛应用,主要是因为脉冲信号的解释还处在初期。为了对脉冲信号做出客观的解释,介绍了直接测量导体内部涡流信号,首次观察到脉冲激励时的涡流信号波形。通过时域频域分析得出涡流信号的频率特性与导体深度无关,而与脉冲重复频率有关。这一结论对脉冲涡流技术的工程应用具有指导意义。

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20mm缩短至10mm,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11mm以上的平板具有更强的检测能力。

管道远场涡流检测技术的进展

远场涡流检测技术是一种最具发展前景的管道检测技术。介绍了无损检测领域里最新的远场涡流检测技术的原理 ,概述了近年来国内外该技术的进展情况 ,总结了其检测特点。

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。

石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理

脉冲远场涡流检测相较于常规远场涡流检测可提供更多的时频信息以用于被测管道分析,因此脉冲远场涡流检测在石油管道内检测技术中具有更广泛的应用前景。通过分析管道内脉冲远场涡流检测信号的时域信息,得出电压负峰值更适合作为实际检测中缺陷分析的特征量,并且用基于脉冲远场涡流的检测仪器进行了测试分析与验证。通过ANSYS模拟实际有缺陷管道内的脉冲远场涡流检测,并提取电压负峰值作为特征量,得出当发射线圈处于缺陷位置时,检测特征信号亦会产生变化,出现伪峰。通过设置双检测线圈达到消除发射线圈附近缺陷对电压负峰值的影响,在分析中发现双检测线圈由于不同位置对电压负峰值的影响可以通过零均值归一化的方法消除。零均值归一化方法在脉冲涡流检测中的应用具有重要意义,其不仅可以消除线圈位置对检测信号带来的影响,亦将检测信号映射到统一尺度。所提出的方法通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证,提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性。

高速漏磁检测饱和场建立过程及影响因素研究

在高速漏磁检测过程中,随着检测速度增加,有效磁化时间减少,导致被测构件饱和场无法建立,影响磁化效果。采用方波激励模拟外磁场瞬变情况,建立瞬磁场作用下钢管内部磁场响应模型,对钢管内部饱和场建立过程及影响因素进行研究;分析高速漏磁检测时缺陷漏磁场特征,利用有限元方法计算磁场强度和钢管材质对磁化滞后时间及缺陷检测的影响;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度和不同外磁场强度下钢管缺陷进行实验研究。结果表明,外磁场瞬变时,钢管内壁中心磁场明显滞后于外磁场,钢管内部饱和场建立时间与磁场强度和材料电导率有关,提高外磁场强度,可快速建立饱和场,减弱磁化滞后时间和涡流效应影响,提升缺陷检测效果和漏磁检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。