脉冲涡流检测技术研究及其应用的

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1、脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展徐可北主要内容1前言2脉冲涡流检测的基本原理3脉冲涡流检测技术研究的近况4脉冲涡流检测技术应用的进展5结束语脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展1前言涡流检测的有效性和可达性密切依赖于激励信号的频率。一般地，频率越高，则涡流趋于被检测对象的表面分布，对于表面微小缺陷的检出能力越高，但由于随着透入深度的增大而高频涡流急剧衰减，因此对于表面下具有一定深度的近表面缺陷则难以产生有效的响应；相反，频率越低，则涡流在被检测对象表面下的透入深度增大，可对试件近表面一定深度范围内的缺陷产生响应，但对于表面缺陷的检测灵敏度随激励信号频率的降低而明显下降。以降低检测灵

2、敏度来提高涡流检测深度，或以减小涡流透入深度来提高检测灵敏度，长期以来一直是常规涡流检测应用中在二者之间权衡取舍的焦点。脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展1前言宽带脉冲信号可按傅立叶级数变换理论分解为无限多低、中、高频的正弦波之和；以重复的宽带脉冲（如方波）代替正弦交变信号进行激励和检测的脉冲涡流响应信号中包含有被检测对象被检测对象表面、近表面和表层一定深度范围内的质量信息，较好地解决了常规涡流所不能兼顾的检测灵敏度和检测深度的矛盾；近年来成为国内外涡流检测技术与应用研究中最受关注的热点领域之一。脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展2脉冲涡流检测的基本原理脉冲涡流通常是以一定占空比的方

3、波作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦合状况相关，次级线圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展2脉冲涡流检测的基本原理图1脉冲涡流的产生及检测信号的拾取过程脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展2脉冲涡流检测的基本原理检测信号，即瞬态感应电压Vf的大小可根据法拉第电磁感应定律计算得出：其中，Vp为理想点线圈的感应电压，其表达式为：脉冲涡流检测

4、技术研究及其应用的新进展2脉冲涡流检测的基本原理图2脉冲涡流典型时域波形及特征参数脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展2脉冲涡流检测的基本原理图3脉冲涡流时域信号在不同频段的功率谱曲线脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.1脉冲涡流特征的研究3.2脉冲涡流传感器的设计与制作3.3脉冲涡流检测参数的优化脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.1脉冲涡流特征的研究在同一材料的圆柱形金属导体直径方向不同位置上预制了相同尺寸的人工缺陷，利用磁场测量装置测量并记录了个人工缺陷响应信号的特征值，如表1所列数据。表1脉冲涡流对于不同位置缺陷响应

5、的时域和频域特征值[1]位置/mm峰值/mV周期/μsF1/HzF2/Hz位置/mm峰值/mV周期/μsF1/HzF2/Hz4.0107.431.54589.8530247.0104.231.58589.8530284.5109.251.54589.8530058.0102.781.54589.8530195.0107.521.48589.85301110.0103.001.49589.8529995.5107.291.49589.85302214.0102.381.54589.8530216.0106.901.54589.85300818.0101.651.54589.853015脉冲

6、涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.1脉冲涡流特征的研究冲涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.1脉冲涡流特征的研究表2不同重复频率的特征值[1]频率/kHz峰值/mV周期/μsF1/HzF2/Hz0.00336.65.30.10.47338.70.0051933253045.30.001938187530034.520.0000248901699230001030.00000146875137695脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.2脉冲涡流传感器的设计与制作常规涡流线圈通常由激励线圈和检测线圈组成

7、，一般均采用线径很细的铜漆包线绕制。脉冲涡流检测中，除了采用上述传统方式设计、制作激励线圈和检测线圈外，还较多地采用以铜线绕制激励线圈，用霍尔片制作探测元件。脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展3脉冲涡流检测技术研究的近况3.2脉冲涡流传感器的设计与制作零件表面和近表面裂纹缺陷检测线圈的设计、制作参数：激励线圈为用直径为0.24mm的漆包线绕制，内径为10.2mm、外径为22.4mm、高为10mm，缠绕圈数为400匝，检测线圈用直径