基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器设计.pdf

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1、100传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第7期基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器设计赵玉丰，朱荣新，杨宾峰，方姚生(空军工程大学电讯工程学院。陕西西安710077)摘要：对裂纹缺陷长度和深度进行定量是脉冲涡流无损检测的一项重要内容。提出了一种基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器。采用大型电磁仿真软件ANSYS建立了传统脉冲涡流传感器和新型脉冲涡流传感器的仿真模型，然后对比分析了两者对裂纹缺陷长度定量的结果，仿真分析表明：新型传感器可以

2、实现对裂纹长度的准确定量，同时还能够对裂纹深度进行定量。采用实验的方法对仿真结果进行了验证，实验结果与仿真结论相一致，证明了新型传感器的有效性。关键词：脉冲涡流；新型传感器；聚磁检测；裂纹缺陷；定量检测中图分类号：TG115．28文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)07-0100-04Design0nanovelpulsededdycurrentsensorbased0nmatmeti-c-concentJrati-0ntech-ni■queZHAOYu·feng，ZHURong—x

3、in，YANGBin-feng，FANGYao—sheng(SchoolofTEngineering，EngineeringUniversityofAirForce，Xi’an710077，China)Abstract：Quantificationforlengthanddepthofcrackisimportantcontentinthepulsededdycurrent(PEC)non—destructiveexamination(NDE)．AnovelPECprobebasedonmagneti

4、c—concentratingtechniqueisproposed．SimulationmodelsoftypicalPECprobeandnovelPECprobeareestablishedbyANSYSsoftware，andthelength—quantificationresuhsfromthetwoprobesarecomparedandanalyzed．ThesimulationresuhsrevealthatnovelPECprobecouldrealizeaccuratequant

5、ificationonthecracklengthanddepthparameter．Thesimulations’correctnessisexperimentallytestifiedbyexperimentresults，anditshowsthatthenovelPECprobeisvalid．Keywords：pulsededdycurent；novelsensor；magnetic—concentrationdetection；crackfault；quantificationde—tec

6、tion0引言的影响，清华大学的LiShu等人则设计了多种形式的正脉冲涡流(pulsededdycurrent，PEC)是近几年发展起交结构检测线圈，对任意走向的裂纹检测进行了研究。来的涡流无损检测方法，由于脉冲包含很宽的频谱，感应的目前，运用传统圆柱形脉冲涡流传感器对裂纹缺陷进电压信号中就包含重要的缺陷深度信息，对深层缺陷检行检测主要是对裂纹深度的定量检测，而对缺陷长度的定量研究较少。本文设计了一种检测线圈与激励线圈正交的测能力强，获取信息量丰富，使其成为涡流检测领域的传感器结构，对裂纹的长度进行了

7、检测，并采用聚磁技术对一个研究热点。检测线圈进行了改进，实现了对裂纹缺陷长度和深度的定在脉冲涡流检测中，检测缺陷信息主要采用霍尔器件量。和检测线圈两类传感器。霍尔传感器可以对磁场的大小直1检测原理和仿真模型的建立接进行测量，GuiYT等人运用霍尔器件获取磁场的瞬态脉冲涡流传感器的激励线圈轴线垂直于被测试件，当值，通过分析瞬态磁场特征，研究了对不同深度的表面和表激励磁场穿过被测导体时，感生涡流在铝板中呈环状流动，面下缺陷的识别，RamirezAR等人采用阵列霍尔传感遇到裂纹缺陷时涡流将向缺陷底部和两端偏

8、转，如图1所器对表面和表面下的腐蚀缺陷进行了检测”J，而Shin示，向两端会聚的涡流导致缺陷两端处电流密度增大，从而Young—kil等人将传统的检测线圈进行了改进，设计了双检测线圈形式的差分传感器，2个处于不同提离高度的检测感生较强的垂向磁场曰：，而向底部偏转的电流将会产生沿线圈进行差分，较好地去除了由激励本身对检测结果带来裂纹方向的磁场，偏转涡流引起的磁场变化与缺陷参收稿日期：2010-09-30基金项目：国家自然科学基金资助项目(50807053)