陣列渦流成像技術數(shù)值仿真及應用

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1、陣列渦流成像技術數(shù)值仿真及應用周建平[1]?安海春[2]白小寶[3]?江運喜[3]1、上海航天精密機械研究所,上海2016002、四川材料與工藝研究所，江油6217003、矩陣科技有限公司，北京100102摘要：陣列渦流檢測技術因為可以根據(jù)工件外形來設計探頭，檢測方式靈活、多變，并能將檢測結果成像顯示，成為了渦流檢測的發(fā)展趨勢。數(shù)值仿真方法可以對實際檢測情形進行模擬，輔助檢測工藝的制定，提高檢測的準確性。關鍵詞：陣列渦流數(shù)值仿真THENUMERICALSIMULATIONANDAPPLICATIONSOFEDDYCURRENTARRAYIMAGINGTEC

2、HNOLOGYZhouJianping[1],AnHaichun[2],BaiXiaobao[3],JiangYunxi[3]1、ShanghaiAerospacePrecisionMachineryResearchInstitute，Shanghai，2016002、SichuanInstituteOf?Materials?and?Technology，Jiangyou，6217003、MatrixU/ETechnologiesLtd，Beijing，100102Abstract：Astheeddycurrentarraytestingtechnolog

3、ycandesignprobesaccordingtotheshapeofthetestpiece,detectflexiblyandimagingtheresult,soitbecomesthetrendofeddycurrenttesting.Numericalsimulationmethodcansimulatetheactualtestcases,helptoestablishthedetectiontechnologyandimprovetheaccuracyoftesting.Keywords：EddyCurrentArray,Numerica

4、lSimulation一．前言常規(guī)渦流檢測作為五大常規(guī)檢測方法之一，主要用于導電材料的表面及近表面缺陷檢測，因為不需要耦合且對工件表面狀況要求較低的特點，使其在各領域中都有廣泛的應用[1]。但是對于復雜形貌工件的檢測，因為結構的限制，常規(guī)渦流檢測不僅費時費力，有時還可能根本無法應用。陣列渦流檢測技術是近年來隨著計算機技術和數(shù)字信號處理技術的發(fā)展而出現(xiàn)的新無損檢測方法，該技術是通過渦流線圈結構的特殊設計，并借助于計算化的渦流儀強大的分析、計算和處理功能，實現(xiàn)對工件的快速、靈活檢測。其優(yōu)點是：1.檢測探頭覆蓋區(qū)域大，檢測效率高；2.檢測探頭有多個獨立的線圈排列

5、而成，對于不同方向的線性缺陷具有一致的檢測靈敏度；3.根據(jù)被檢零件的尺寸和形面進行探頭外形設計，可直接與被檢測零件形成良好的電磁耦合，不需要設計、制作復雜的機械掃查裝置。[2]一．陣列渦流檢測方法陣列渦流檢測技術與常規(guī)渦流檢測相比，陣列渦流探頭是由多個獨立工作的線圈組成，這些線圈按照特殊的方式排布，且激勵和檢測線圈之間形成兩種相互垂直的電磁場傳遞方式，有利于發(fā)現(xiàn)取向不同的線形缺陷；[2]通過分時切換以及使用多路器，各線圈的信號可以分開傳入儀器，有效的避免了不同線圈間的互感。渦流檢測的滲透深度可由公式1計算得到，與材料屬性和探頭頻率有關，常規(guī)渦流檢測中探頭的

6、頻率是一定的，所以當材料確定后，其滲透深度就是固定的，而陣列渦流探頭則可在一定頻率范圍內激發(fā)，所以可根據(jù)檢測需求來在一定范圍內調節(jié)檢測頻率以達到不同的滲透深度。….……………………………………………(1)上式中，dδ是滲透深度，μ是材料的磁導率，σ是材料電導率，f是激發(fā)頻率。渦流陣列探頭在設計時需要考慮線圈數(shù)量、排列方式、靈敏度等因素，以發(fā)射/接收式探頭為例，如果采用圖1a中的單排零度角排列方式，則會獲得較大的覆蓋面積，但是在探頭長度方向上其靈敏度并不一致，極大值與極小值有明顯的差距，見圖1b。a．單排零度角排列方式b.探頭長度方向上的檢測靈敏度圖1單排零

7、度角排列發(fā)射/接收式陣列渦流探頭示意如果將線圈排列方式更改為雙排零度角排列，見圖2a，雖然覆蓋面積減小，但是分辨率明顯提高，探頭長度方向上的靈敏度也比較均勻，極大值與極小值的差距明顯減小，見圖2b。a．雙排零度角排列方式b.探頭長度方向上的檢測靈敏度圖2雙排零度角排列發(fā)射/接收式陣列渦流探頭示意如果將線圈排列方式更改為單排30度角排列，見圖3a，與單排零度角排列相比，覆蓋面積不變，但是分辨率明顯提高，探頭長度方向上的靈敏度也比較均勻，極大值與極小值的差距明顯減小，見圖3b。a．單排30度角排列方式b.探頭長度方向上的檢測靈敏度圖3單排零度角排列發(fā)射/接收式

8、陣列渦流探頭示意如果將線圈排列方式更改為雙排30度角排列，見圖4a