基于阵列涡流技术的裂纹特征量研究.pdf

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1、80传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第2期基于阵列涡流技术的裂纹特征量研究何永勃，邵雨果(中国民航大学航空自动化学院，天津300300)摘要：阵列涡流传感器能够实现导电材料的大面积高速扫描。不同走向的裂纹对线圈间互感的影响是不同的，因此，测量线圈间的互感能够获得更多的缺陷信息。利用ANSYS软件对横向和纵向裂纹进行了三维有限元仿真，得到了相应的阵列涡流敏感线圈感应电动势幅值变化曲线。仿真结果表明：通过测量线圈间的互感，可以实现对裂纹长度和

2、方向等特征量的检测。关键词：阵列涡流传感器；互感；裂纹；特征量中图分类号：TP212．13文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)02-0080--03ResearchondefectcharactersbasedonarrayeddycurrenttestingHEYong—bo，SHAOYu—guo(AeronauticalAutomationCollege，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Arrayeddy

3、curentsensorhastheadvantageofhighspeedscanningtowideareaofconductivematedals．Defectswithdifferentorientationshavedifferenteffectonmutua1inductancebetweenarrayeddycurrentsensors．Thusmoredefectinformationcanbeobtainedbymeasuringthemutualinductance．Transverseand

4、longitudinalcracksarestudiedwith3一DfiniteelementmethodbasedonANSYS．TheinducedEMFamplitudeofeachcoilisacquiredcorrespondingtoagivenpositionofthecrack．Thesimulationresultsshowthatthemutualinductancebetweenarrayeddycurentsensorscanprovidesomeusefulinformationabo

5、utcharactersofthecrackssuchassizesandpositions．Keywords：arayeddycurentsensor；mutualinductance；cracks；characters0引言缺陷的“盲视”}。本文利用ANSYS有限元仿真软件，研阵列式涡流传感器不需使用机械式探头扫描即可实现究了横向和纵向裂纹在不同位置对阵列线圈问互感的影大面积范围的高速测量，且能够达到与单只传感器相同的响，为图像重建过程对裂纹的定性分析提供了依据。测量精度和分辨率，可有效提高传感器系统的测试速

6、度、测1有限元研究模型参数的设计量精度和可靠性⋯。阵列涡流结构形式的设计灵活多样，将阵列涡流传感器线圈排列成矩阵形式，依次激励阵其探头外形可根据实际被检测对象的形面进行设计，非常列线圈，将激励线圈自身和周围敏感线圈作为检测线圈，关方便地对复杂表面形状的零件进行检测，还具有克服和消注激励线圈自感信息和激励线圈与检测线圈间的互感信除提离效应影响的优势J，在很多领域得到应用

7、4J。息。不同走向的裂纹对线圈问互感的作用不同，分别研究当前，阵列涡流传感器多为多个线圈的简单组合，各敏了横向和纵向裂纹对涡流分布和互感的影响。横

8、向裂纹如图1(a)所示，选择2线圈为激励线圈，2与l，3线圈同时感线圈独立工作，即将激励和检测线圈合二为一，其一次检作为检测线圈。通过测量3个线圈感应电动势，反映2线测过程相当于传统单探头对受检面步进扫描过程，研究探圈的自感及其与1和3线圈间互感。。和。纵向裂纹头线圈阵列匹配电路引线的设计，印刷电路板的加工工艺以及有关的干扰屏蔽技术等。利用阵列线圈问的互感信研究情况类似(如图1(b))。本文利用ANSYS有限元仿真息，可以检测不同方向的裂纹，得到更多缺陷信息。由于线软件建立了有限元模型，并做出裂纹按图1(c)方向

9、移动过圈的个数比较多，通过不同的组合能消除对某些特定走向程中各线圈感应电动势幅值变化曲线。线圈模型参数收稿日期：2009-07—17第2期何水勃，等：基于阵列涡流技术的裂纹特征量研究81为：匝数N=50，外径R1=5lure，内径R2：lIllm，线圈高度位于激励线圈正下方时，对应啦线的凹谷，此时，空芯区域H=2nlnl，提离高度T=0．1him，定义线圈的平均半径为的涡