大量程涡流测距探头的仿真设计.pdf

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1、2012年第31卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)103大量程涡流测距探头的仿真设计胡鹏，王召巴，张东利(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：为了能够在大量程范围内准确检测出涡流探头到曲面基体表面的距离，使用FEM—BEM程序进行数值计算并分析不同涡流线圈尺寸、曲面眙率大小、提离距离等因素对涡流信号的影响规律，以便选取合适尺寸的涡流探头；再通过计算已知规格试件的阻抗信号，并对计算出的阻抗数据与提离距离的关系进行数据拟合；

2、最后通过曲线标定法验证已选涡流探头在大量程处测距的可行性。计算结果表明：该方法可以满足工程检测要求。关键词：数值计算；涡流探头；阻抗数据；数据拟合；曲线标定中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)08--0103-04SimulationdesignforeddycurrentrangingprobeofwidedetectingrangeHUPeng，WANGZhao—ba，ZHANGDong—li(NationalKeyLaborataryforElectronicM

3、easurementTechnology，NorthUniversityofChina，ITaiyuan030051，China)Abstract：InordertoaccuratelydetectthedistancefromtheeddycurrentprobetothesuYfaceofthebendingsubstrateinwiderange，FEM—BEMprogramisusedfornumericalvaluecalculation，andanalysisofinfluenceruleofdif

4、ferenteddycurrentcoilsize，bendingsuYfacecurvaturesizeandlift—ofdistanceoneddycurentsignal，SOthattherightsizeoftheeddycurentprobecanbechoseneasily．Bycalculatingimpedancesignalofstandardspecimenandtherelationshipbetweenimpedancedataandthelift—ofdistance，datafi

5、ttingiscarriedout．Curvecalibrationmethedcanhelptoverifythefeasibilityofdistancemeasurementoftheeddycurentprobeinwiderange．Calculationresultsshowthatthismethodcansatisfytheengineeringtestingrequirements．Keywords：numericalcalculation；eddycurrentprobe；impedance

6、data；datafitting；curvecalibration0引言度均对涡流信号有不同程度的影响。本文采取数值仿真分为使材料表面具有一定的强化、绝缘、隔热等功能，可析探头尺寸、试件曲率、厚度等因素对涡流信号的影响，并在材料表面形成一层或多层不同厚度的覆盖层。如果覆盖设计合理尺寸的检测探头，通过曲线标定法验证选取的探层未达到规定要求，会对其机械物理性能产生不良影响。头在大量程处的检测精度。为进行大量程、高精度涡流检因此，材料表面覆盖层的厚度是重要的产品质量指标，必须测探头的研制提供参考数据。要对材料表面覆盖

7、层厚度进行检测。目前，国内外对于1涡流信号数值仿真原理与FEM—BEM程序正确性验证测厚的无损检测方法有x射线、激光、超声、涡流等不同方采用涡流检测仿真计算时，需要通过简化实际模型，建法。其中涡流检测法因结构简单、灵敏度高、线性范围大等立基体曲面结构的涡流检测信号数值计算模型并对基体优点得到了广泛应用J。阻抗信号进行高效、高精度的数值模拟。再通过数值计算测量覆盖层厚度实质上等效于测量涡流检测线圈到基对有限元一边界元(FEM—BEM)程序进行可行性分析。体表面的提离大小，所以，需要对涡流探头到基体表面的距1．1数

8、值仿真原理离进行准确的测量。如果材料表面涂有较厚的包覆层，涡流检测属于低频电磁场问题，在导体中位移电流可涡流探头需要在较大量程范围内检测距离，则检测信号和以忽略不计。为了便于求解麦克斯韦方程组，在FEM。检测精度会降低，导致测量不准确。而且不同材料曲率、厚BEM中，引入位函数A和，将磁感应强度曰和磁场强度H收稿日期：2012-06-05基金项目：山西省自然科学基金资助项目(200701