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《基于新型脉冲涡流传感器的裂纹缺陷定量检测技术new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第12卷第1期空军工程大学学报(自然科学版)Vo.l12No.12011年2月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Feb.2011*基于新型脉冲涡流传感器的裂纹缺陷定量检测技术1211杨宾峰,张辉,赵玉丰,夏明文(1.空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;2.空军工程大学科研部,陕西西安710051)摘要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
2、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。关键词脉冲涡流;传感器;裂纹缺陷;定量检测DOI103969/jissn1009-351620110101
3、6中图分类号TG115文献标识码A文章编号1009-3516(2011)01-0073-05脉冲涡流的激励信号为具有一定占空比的方波,施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试[1-3]件中传播,假如有缺陷存在,势必使得磁感应强度发生变化,导致检测线圈上的感应电压随之改变,由于脉冲包含很宽的频谱,感应的电压信号中就包含有关缺陷的重要信息。传统的脉冲涡流采用圆柱形线圈作为激励线圈,采用同轴的圆柱形线圈或位于激励线圈底部的磁传感器(Hall传感器或GMR传感器)来检测受到缺陷扰动的磁场的变化,为了提取出只受缺陷扰动
4、的那部分磁场的变化,必须对感应信号进行差分处[4-7]理,从中减去无缺陷存在时的参考信号,由于差分处理必须首先保证2个差分信号的同步,否则容易引起较大的误差,这就增加了信号处理的难度。本文提出了一种新型脉冲涡流传感器,其通过采用矩形线圈作为激励线圈,将脉冲涡流激励场从空间上转化为匀强涡流场,从而等效为一种自差分式的涡流检测技术,内径很小的检测线圈位于激励线圈底部的中央,其感应的信号主要来自缺陷产生的扰动场,因此无需进行差分处理,这就消除了硬件设计中对于信号同步的要求,简化了信号处理的过程,同时提高了检测灵敏度。1新型脉冲涡流传
5、感器检测原理传统脉冲涡流技术采用圆柱形激励线圈,其在被测试件上感应的涡流呈封闭的圆环状流动,当有缺陷存在时产生的扰动场以和激励场相反的方向穿过检测线圈,由于激励场比缺陷引起的扰动场要强很多,因此,缺陷信息较难提取。为了克服这个问题,通过采用矩形线圈作为激励线圈,其感应涡流在线圈底部的导体区域内朝同一个方向流动,然后分别在线圈的两侧形成闭合。内径很小的2个正交检测线圈位于激励线圈底部的中央,其轴分别沿Y向和Z向,用来对缺陷引起的扰动场进行检测,其中裂纹缺陷的长度沿Y向,新型脉冲涡流传感器结构见图1。*收稿日期:2010-06-
6、22基金项目:国家自然科学基金资助项目(50807053)作者简介:杨宾峰(1976-),男,陕西户县人,讲师,博士,主要从事电磁无损检测研究.E-mai:lbf-yang@163.com74空军工程大学学报(自然科学版)2011年采用图1所示的模型得到存在缺陷时空间Y向和Z向磁场的分布,见图2、图3。从图中可以看出,由于缺陷的存在,原本均匀的感应场被破坏,导致空间磁场分布出现变化。对于Y向磁场而言,其在缺陷内部出现凹陷,如图2所示,这是因为电流总是沿着电阻率小的方向流动,当金属导体中有缺陷存在时,沿着X向均匀流动的涡流
7、就会向缺陷的边缘偏转,此时只有部分涡流沿着缺陷底部流过,最终导致Y向磁图1新型脉冲涡流传感器示意图场在缺陷内部出现了凹陷,缺陷越深,从缺陷底部流过的涡流Fig1TheschematicofthenewPECsensor[7-8]量越少,则Y向磁场凹陷得越厉害。同时,部分涡流顺着缺陷边缘发生偏转而形成Z向磁场,因为涡流偏转的方向性致使这2个信号在缺陷边缘处的方向刚好相反,如图3所示。综合以上分析可以看出,Y向和Z向磁场分布与缺陷的长度和深度存在一定的关系,通过分析空间磁场的分布,可以实现对缺陷的定量检测。图2空间Y向磁场分
8、布图3空间Z向磁场分布Fig2ThespacemagneticfielddistributionofBFig3ThespacemagneticfielddistributionofByz2裂纹缺陷定量的仿真分析脉冲涡流磁场测量仿真模型的参数为:铝
