对旋转磁场探伤性能的分析

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1、对旋转磁场探伤性能的分析严旭主（内蒙古劳动保护科学研究所呼和浩特010020）摘要对旋转磁场进行了详细的分析,提出了对旋转磁场探伤性能的技术要求。矢键词旋转磁场磁粉探伤仪锅炉压力容器旋转磁场作为一种有效的磁粉探伤仪，口前普遍应用于锅炉压力容器的焊缝表面检验中。我国行业标准JB4730-94（压力容器无损检测》中也推肴使用旋转磁场。标准中第H1414条'磁化方向”対定：“条件允许时，可使用旋转磁场以及交直流复台磁化方法。”但是，在现行的磁粉探伤各类标准中，并没有纶出对旋转磁场的探伤性能之技术要求，因而对

2、实何探伤工作造成了一定的不便。本文拟对旋转磁场边行较为详细的理论分析，找出与旋转磁场探伤性链相矢的因素，进而提出对旋转磁场探伤性能的技术要求。1旋转磁场的产生机理无论是通电的磁化方法，还是通磁的磁化方法都只能在工件中产生一个方向的磁场，也就只能松测工件中一个方向（纵向或横向）的缺陷。旋转磁场则不同，它是一种复合的磁化方法，它是用纵向磁场和周向磁场同时对工件磁化，在工件中建立一个复合磁场，这样既保证了横向缺陷的检测，也兼顾了纽向缺陷的检测。旋转磁场的产生通常是采用两组相位间有一定差异的交流电同时对工件

3、进行周向磁化和纵向磁化,在工件中就同时产生了交流周向磁场和交流纵向磁场。这两个磁场在工件中产生磁场的迭加，从而从实测中也发现,探头频带宽度不但与晶片种类有矢，与电阻抗匹配线圈有矢，尤其是与背衬层的阻层与声匹配效果有尖，因此根据频谱测量结果，适当改变有尖参数,就有可能研制高性能换能器。4结论1）利用高速采样和快速傅立叶变换可以方便it!对超声回波信号进行频谱分析，从而为辅助辨別缺陷性质等提供了条件。2）利用数字频谱分析系统分析测试换能器频谱,分析其频率特性的影响因索，为改善换能器的设计和工艺参数创造了条

4、件。3）从换能器的频谱特性分析，峰值频率相近白々探头，其频带愈宽则其回波长度愈小、波形愈窄、分辨力愈好。对于八21NHz频率的探头，若其频带宽度大于50%,则有较好的分辨力,对于峰值频率4〜XlHz的换能器，其频带宽度大于40%时即可得到较为满意的分辨力。同时我们还发现，国内标称顾率为RIHz的探头其峰值频率一般在315〜41fMHz之间，即与标称频率之间有较大的负偏差，这是探头厂家和使用单位都应注意的问题。参考文献1美国无损检测学会编1美国无损检测手册（超声卷）（中译本）1世界图书出版公司，199

5、62张仲彦，沈乃权1快速傅立叶变换1航空工业出版社，1989153MATLAB程序设计1北方交通大学出版社，1995形成复合磁场。如图1所示，假设在工件上两个相互垂直方向上同吋施加两个分磁场——HAt)和H•、•(”，其幅值相同,H%=Hoy=H0；频率相同=fy=/o；并且设两者相位差为d。这两个分磁场矢量方程式(1)⑵可表示为：Hx=Hosin(vvt+ao)Hy=Hosin〔(wt+a())+a〕式中图1旋转磁场而在工件上某一点的磁场H为这两个分磁场的矢量合成。其大小为：H=7HV+Hy=Hq」

6、sin2(H?t+伽)+sin2；(h't+ao)+a}(3)合成矢量的相位角Y为：.

7、,HYx.J「(w7+a())+aIY=H二堆t助篩+ao)J=tg1[cosa-sina*ctg(ivf+ao)〕(4)由(3)、(4)式可以看出:合成磁场的磁场强度保持不变，磁场指向则在一个平面内随时间变化而作旋转运动。旋转磁场因此而得名，如图2所示。下面我们进行具体分析：设相位差。二X则由(3)式得到：H=H()」sin2(ift+ao)+&in(it?f+(?(»)cwo+cos(ivt+a())sinaf

8、=H()」sin2(vrt+ao)+cos2(wt+ao)=Ho(常值)(5)由⑷式得：Y=・(vvt+ao)(6)©1994-2014ChinaAcademicJounialElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.由此得出，当相位差U=f时,合成磁场的幅值为常值H0,合成磁场的相位角Y与分磁场Hx的相位角3"⑴)数值相等，方向相反。这就是说，当a=Y时，合成磁场的轨迹依顺吋针方向作圆形旋转运动，其对各方向的缺陷检出能力是一致的。若两个分磁场的相位差不等

9、于时，合成磁场在各方向上的大小并不完全相等，那么该旋转磁场在各方向对缺陷的检测能力就不完全相等。R1周向磁场矢量LI纵向磁场矢量G1旋转磁场矢量图2旋转磁场的产生2旋转磁场的探伤性能由(5)式可以看出,旋转磁场的磁场强度H与分磁场的磁场强度HA或Hy在幅值上是相等的。而通常使用的旋传磁场探伤仪正是由十字相交的电磁馳所制成的。因此，我们分析旋转磁场的探伤性能就应该看重考虑其组成要素——电磁轨的探伤性能。在JB4730-94(压力容器无损检测》中对电磁觇的探