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1、 周德强周德强联系方式联系方式: :电磁无损检测及应用电磁无损检测及应用2 2一一个人基本情况个人基本情况二二电磁无损检测电磁无损检测三三常规涡流无损检测常规涡流无损检测四四远场涡流无损检测远场涡流无损检测五五多频涡流无损检测多频涡流无损检测六六脉冲涡流无损检测脉冲涡流无损检测七七漏磁无损检测漏磁无损检测3 32007.4-2010.6 2007.4-2010.6 南京航空航天大学南京航空航天大学 测试计量技术及仪器测试计量技术及仪器 博士学位博士学位2008.9-2009.9 2008.9-2009.9 受国家留学基金委资助在英国纽卡斯尔大学受国家留学基金委资助在英国纽卡斯尔大学 电气电子与

2、计算机学院从事合作研究电气电子与计算机学院从事合作研究2002.9-2005.6 2002.9-2005.6 华中农业大学华中农业大学 农业机械化工程农业机械化工程 硕士学位硕士学位1997.9-2001.6 1997.9-2001.6 长江大学长江大学 机械电子工程机械电子工程 学士学位学士学位学习经历学习经历4 42011.10-2011.10-至今至今 无锡国盛精密模具有限公司无锡国盛精密模具有限公司 博士后博士后 2010.6-2010.6-至今至今 江南大学机械工程学院江南大学机械工程学院 讲师讲师 硕士生导师硕士生导师 2005.7-2007.1 2005.7-2007.1 江苏技

3、术师范学院机械与汽车工程学院江苏技术师范学院机械与汽车工程学院 2001.7-2002.6 2001.7-2002.6 武汉钢铁集团公司建设公司武汉钢铁集团公司建设公司工作经历工作经历5 5主持项目主持项目（1 1）国家自然科学基金青年基金（）国家自然科学基金青年基金（051107053051107053） 方向性脉冲涡流无损检测机理与应用研究方向性脉冲涡流无损检测机理与应用研究 2525万万（2 2）中国博士后基金）中国博士后基金 5 5万万（3 3）20122012年入选年入选“江苏省企业博士集聚计划江苏省企业博士集聚计划” 2020万万申获专利申获专利 3 3项，其中发明专利项，其中发明

4、专利2 2项，实用新型项，实用新型1 1项。项。发表论文发表论文 2020余篇，其中国际期刊余篇，其中国际期刊3 3篇（篇（SCISCI检索），国内重检索），国内重 要核心期刊要核心期刊3 3篇（篇（EIEI检索）。检索）。科研情况科研情况6 6电磁无损检测电磁无损检测定义：利用材料在电磁场的作用下呈现出的电磁特性变化定义：利用材料在电磁场的作用下呈现出的电磁特性变化来判断被测材料组织及有关性能的一类试验方法。来判断被测材料组织及有关性能的一类试验方法。 分类：分类：7 7分类，以方波为例：分类，以方波为例：00n1( )sin()nnf tAAnt0nAn、和和式中，式中， 、 、 分别为基

5、准角频率、振幅谱和相位谱。分别为基准角频率、振幅谱和相位谱。0nAn8 8分类分类1 1）当）当 时，为直流漏磁检测，此时被测时，为直流漏磁检测，此时被测试件中不产生涡流。试件中不产生涡流。 0(1,2,., )nAn2 2）当）当 ，且多项式中仅有一项时，产生单频激励。，且多项式中仅有一项时，产生单频激励。 00A 3 3）当）当 时时 ，且多项式中有多项式时，产生多频激励。，且多项式中有多项式时，产生多频激励。00A 4 4）当具有全频时，产生脉冲激励。）当具有全频时，产生脉冲激励。9 9激励磁场的成分激励磁场的成分1.1.从磁场的穿透能力来看从磁场的穿透能力来看，直流磁化能够穿透铁磁性构

6、件的全断，直流磁化能够穿透铁磁性构件的全断面，因而能够激发出各个部位的缺陷产生出的磁场信息，但对非面，因而能够激发出各个部位的缺陷产生出的磁场信息，但对非铁磁性构件直流磁化则无能为力；交流频率随着频率的提高，涡铁磁性构件直流磁化则无能为力；交流频率随着频率的提高，涡流渗入层面不断变。奔觳獾牧槊舳纫步欢咸岣。流渗入层面不断变。奔觳獾牧槊舳纫步欢咸岣。2.2.从信息获取的角度来看从信息获取的角度来看，增加激励电流中的多项式以至达到脉，增加激励电流中的多项式以至达到脉冲激励，使得激励频率成分不断丰富，从而有可能得到更多的检冲激励，使得激励频率成分不断丰富，从而有可能得到更多的检测参数

7、和方程去评估被测缺陷特征参数，如多频涡流、相控阵涡测参数和方程去评估被测缺陷特征参数，如多频涡流、相控阵涡流技术等。流技术等。3.3.从信号处理上看从信号处理上看，直流磁化仅包含幅度信息，考虑磁场空间分，直流磁化仅包含幅度信息，考虑磁场空间分布即可，交流激励含有了幅度、相位、频率等时空信息，因而分布即可，交流激励含有了幅度、相位、频率等时空信息，因而分析的范围和参量更复杂。析的范围和参量更复杂。10101111研究意义研究意义 输出与被测体电磁输出与被测体电磁特性有关特性有关 电涡流传感器电涡流传感器性能与探头线圈结性能与探头线圈结构和几何参数相关构和几何参数相关 同一企业或研究机构因被测体电

8、磁特性不同需购进不同传感器同一企业或研究机构因被测体电磁特性不同需购进不同传感器检测国外引进设备时，因不了解材料电磁特性而无法精确标检测国外引进设备时，因不了解材料电磁特性而无法精确标定传感器。定传感器。 在野外作业时，用于测量某一被测体的传感器出现问题时不能在野外作业时，用于测量某一被测体的传感器出现问题时不能用其他传感器不能替代用其他传感器不能替代 1212寻求消除被测体电磁特性对传感器输出影寻求消除被测体电磁特性对传感器输出影响的响的基础理论基础理论，并研究其，并研究其实现方法实现方法研究探头几何结构及其参数对传感器性能研究探头几何结构及其参数对传感器性能的的影响影响，对提高传感器性能对

9、提高传感器性能提供指导提供指导1313线圈线圈被测体被测体输入输入一级磁场一级磁场二级磁场二级磁场涡流涡流),(,fxFQLZ1414 涡流等效电路涡流等效电路 1111212222jjjj0I RILIMUIMI RIL2222121222222222(2 )(2 )Z2-2(2)(2)f Mf MRRjfLfLRfLRfL 222122222222122222()()() = - ()LMRRRRLLMLLLRL1515单匝线圈的阻抗求解模型单匝线圈的阻抗求解模型OyxzI(t)z1区区2区区3区区4区区c1 1区：区：z z-0) 0) 2 2区：区：- -c c z z003 3区：区

10、：00z z zz1616轴对称时谐电磁场轴对称时谐电磁场本构方程本构方程约束方程约束方程4, 3, 2, 10)1(222iAkAiii) (limlimlimlimlimlimlimlimlimlimlimlim04030403032020030202001202010IzAzAAAzAzAAAzAzAAAzzzzzzzzzzzzczczczcz0lim0lim0lim0lim4321AAAA内边界条件内边界条件无限远边界条件无限远边界条件定解问题定解问题BA 0 A1717柱坐标系下柱坐标系下0)1(1222222zAAkAAi)(f2)(Zg0)1(222RRRSLSL型本征值问题方程

11、型本征值问题方程 (1)(1)0)1()111(222222ikzZZRRRR(2)(2)0) 1(22222RRR(3)(3)分离变量分离变量法法)()(zZRA1818t t=0) 1(2222RttRttRtBESSEL BESSEL 方程方程d)()(),(4312110uzuzeCeCYCJCzA无限远边界条件无限远边界条件内边界条件内边界条件d) ()(2)(210101121zzucuueeuJJIAd)()() ()(2212)2(2110102zuczuzeuueuueJJIAd)() ()(2110103zzzeeeJJIAd)() ()(2110104zzzeeeJJIA

12、currrrcurrrrcurrrrreuuuuuueuuuuuueuuuuuu222212212221221222122122)()()()()()( R R的通解的通解 Z Z的通解的通解1919圆柱线圈阻抗求解模型yOxr1r2dhz线圈线圈c1 1区：区：z z-c c2 2区：区：- -c c z z003 3区：区：00z z d d+ +h h2020d ddzJI dhhrrzJI21d dhddhhzeeze1dd) ()1 ()(),(21)(2012101121zuhdcuueJeeeuJrrUJAd)()()1 ()(),(2212)2(21012102zuczuhdc

13、euueuueeJrrUJAd)()1 ( ),(21102103zzhdAeeJeerrUJAd)() 1()1 (),(21102104zhdhdeJeeeerrUJAtttJrrUrrd)(1),(21132121215区：hzd+h P P( (, , ,z z) ) d)(1()(),(21)(1021051dhzzzdheeeeJrrUJA上部线圈单独作用上部线圈单独作用 d)(1 ()(),(21)(0121052zhzhzeeeeJrrUJA下部线圈单独作用下部线圈单独作用 d)1 (2)(),(21)()()(1021052515dhzzdhhzeeeeJrrUJAAA222

14、2zjIzAnjjZrrdhhcd)(),(dd)(20521)(jZd)1 () 1(2),(22022102hddceeedrrUnjd) 1( ),(2)(021220dcinedrrUnjjZd)1 ( ),()(22021202hdcsceerrUnjjZ入射场阻抗入射场阻抗 散射场阻抗散射场阻抗 2323圆柱线圈阻抗的数值计算圆柱线圈阻抗的数值计算 zr2r1dhbc520121220)()()exp(1 2),(2)(iiiiiiicinbJbddrrIntnjjZ)2exp()()()2exp(1)()()()(exp()exp(2),(2)(222225202121220cu

15、uucuubJbdhhrrIntnjjZiiriiriiriiiiiiiiicsciriiriiiiiiiicscuubJbdhhrrIntnjjZ5202121220)()()(exp()exp(2),(2)(tttJrrIntrriiid)(),(21121 2424传感器磁场有限元仿真及线圈阻抗计算场量随时间按正弦规律变化场量随时间按正弦规律变化线圈激励电压均匀分布线圈激励电压均匀分布忽略探头运动速度的影响忽略探头运动速度的影响线圈中的涡流忽略不计线圈中的涡流忽略不计 电导率和磁导率均为常数电导率和磁导率均为常数 忽略位移电流，按似稳场处理忽略位移电流，按似稳场处理 忽略被测体电阻率的温

16、度效应忽略被测体电阻率的温度效应 假假设设00JBBEJHjw2525有限元仿真有限元仿真3D 模型(a) (a) 模型模型1 1(b) (b) 模型模型2 2探头线圈探头线圈被测体被测体近场空气近场空气远场空气远场空气探头线圈探头线圈被测体被测体被 限 定被 限 定的空气的空气26263D 分析结果分析结果(b) (b) 模型模型2 2磁磁场场强强度度分分布布图图涡涡流流密密度度分分布布图图(a) (a) 模型模型1 127273D 分析结果分析结果(a) (a) 模型模型1 (b) 1 (b) 模型模型2 2被测体半径被测体半径 (mm)(mm)涡流密度涡流密度 ( (10103 3A/m

17、A/m2 2) )1235123511331133103110319299298278277257256236235215214194193173172152150 1.8 3.6 5.4 0 1.8 3.6 5.4 7.2 9.07.2 9.00.9 2.7 4.5 6.3 0.9 2.7 4.5 6.3 8.1 8.1 被测体半径被测体半径 (mm)(mm)122912291127112710251025923923821821719719617617515515413413311311209209涡流密度涡流密度 ( (10103 3A/mA/m2 2) )0 1.8 3.6 5.4 0

18、 1.8 3.6 5.4 7.2 9.07.2 9.00.9 2.7 4.5 6.3 0.9 2.7 4.5 6.3 8.1 8.1 涡流密度沿被测体径向分布曲线图涡流密度沿被测体径向分布曲线图28283D 分析结果分析结果项目项目数值数值项目项目数值数值项目项目数值数值项目项目数值数值线圈内径线圈内径 1.00mm 线圈外直径线圈外直径 4.70mm被测体半径被测体半径9.00mm激励电压激励电压24V线圈高度线圈高度 5.10mm 被测体高度被测体高度12.00mm线圈直流电阻线圈直流电阻12激励频率激励频率 10KHz模型模型实部电流实部电流(A) 虚部电流虚部电流(A) 电阻电阻()

19、感抗感抗() 11.30231.399650.391254.153121.30351.400150.372554.1470误差（）误差（）0.090.040.040.02IUZ 表表1 1表表2 22929有限元仿真有限元仿真2D模型x xx x(a) (a) 模型模型1 (b) 1 (b) 模型模型2 2线圈线圈被测体被测体y yB BA AC C空气空气线圈线圈无无限限远远空空气气B BA A近场空气近场空气被测体被测体D D30302D仿真结果和仿真结果和3D仿真结果比较仿真结果比较模型模型实部电流实部电流(A)虚部电流虚部电流(A)电阻电阻()感抗感抗()2D模型模型模型模型11.35

20、591.400450.466952.1232模型模型21.35731.401250.438852.07023D模型模型模型模型11.30231.399650.391254.1561模型模型21.30351.400150.372554.1470误差误差(%)4.130.110.193.93可用可用2D2D模型代替模型代替3D3D模型进行电涡流传感器的电磁场模型进行电涡流传感器的电磁场仿真和线圈阻抗计算仿真和线圈阻抗计算 表表4 43131线圈阻抗理论和有限元计算值比较线圈阻抗理论和有限元计算值比较 相关参数相关参数参数值参数值相关参数相关参数参数值参数值不锈钢相对磁导率不锈钢相对磁导率r1.01

21、线圈内径线圈内径r1 / mm0.60不锈钢电导率不锈钢电导率 / MS/m1.3333线圈外径线圈外径r2 / mm2.0045#钢相对磁导率钢相对磁导率r1496线圈高度线圈高度D/ mm0.8045#钢电导率钢电导率 / MS/m7.576被测体厚度被测体厚度c检测频率检测频率f / KHz1000强加边界到对称强加边界到对称40r2检测距离检测距离h/ mm0.50轴的距离轴的距离b/ mm相关计算参数相关计算参数计算项计算项理论理论计算值计算值有限元计算值有限元计算值误差误差2 (%)误差误差3 (%)模型模型1模型模型2误差误差1 (%) ZinR ()4.76254.76234.

22、76120.230.0040.27X ()199.026198.0768 198.57830.250.470.23Z=Zin + Zsc (不锈钢不锈钢)R ()14.269414.502914.30691.351.620.26X () 174.3406 172.8186 173.27080.260.870.61Z=Zin + Zsc (45#钢钢)R ()14.902314.960914.96430.020.390.41X () 224.7151 224.9792 224.48290.220.120.10表表5 5表表6 63232结论：一定范围外的空气对传感器磁场影响较小一定范围外的空气对

23、传感器磁场影响较小利用轴对称可将利用轴对称可将3D3D模型简化为模型简化为2D2D模型模型理论计算法和有限元法得到了相互验证理论计算法和有限元法得到了相互验证3333(a) 非磁性材料非磁性材料电阻电阻()感抗感抗()检测距离检测距离(mm)403020100-10-20-30-40-50-60-700.5 1 1.5 2 感抗感抗(c=4mm）感抗感抗(c=infinite）电阻电阻(c=4mm）电阻电阻(c=infinite）0 检测距离检测距离(mm)电阻电阻()感抗感抗()(b) 铁磁性材铁磁性材料料 感抗感抗(c=0.04mm）感抗感抗(c=infinite）电阻电阻(c=0.04m

24、m）电阻电阻(c=infinite）非磁性材料的自旋排列图非磁性材料的自旋排列图 铁磁性材料的自旋排列图铁磁性材料的自旋排列图 3434消除传感器与被测材料相关性的方法消除传感器与被测材料相关性的方法 方法的提出方法的提出 感抗感抗L L电阻电阻R R投影平面投影平面Z Zp p( (x x3 3) )Z Zp p( (x x2 2) )Z Zp p( (x x1 1) )x x1 1x x2 2x x3 3Z Z1 1Z Z2 2Z Z3 3Z Zp p3 3Z Zp p2 2Z Zp p1 1O O验证过程：验证过程：1. 1. 线圈电阻感抗线性线圈电阻感抗线性2. 2. 关系曲线平行关系

25、曲线平行3. 3. 线性变化线性变化 验证方法：验证方法： 有限元法和试验法有限元法和试验法3535方法的验证方法的验证有限元法有限元法相关参数相关参数参数值参数值相关参数相关参数参数值参数值相关参数相关参数参数值参数值输入频率输入频率f/KHz900内径内径r1 / mm0.60被测体高度被测体高度t/mm9.00线圈直流电阻线圈直流电阻R/4.70外径外径r2 / mm2.65被测体半径被测体半径rt/mm12.00线圈匝数线圈匝数130高度高度d/ mm0.80有限元分析参数有限元分析参数材料名称材料名称45号钢号钢铝铝硬铝硬铝(固溶状态固溶状态)硬铝硬铝(退火退火)铜铜(T1)不锈钢不

26、锈钢(1Cr18Ni9Ti)电阻率电阻率 (10-6/m) 0.132 0.026220.0730.044 0.01710.75相对磁导率相对磁导率149611111.01材料参数材料参数363602040608010012080100120140160180200220240260280感抗（）电阻（）感抗感抗 = 76.17467 + 1.70342 = 76.17467 + 1.70342 电电阻阻R R SD SD N NP P0.999810.99981 1.41433 6 1.41433 60.00010.0001同一检测距离同一检测距离 同一条直线同一条直线37370204060

27、801001208010012014016018020022024026028002040608010012080100120140160180200220240260280020406080100120801001201401601802002202402602800204060801001208010012014016018020022024026028002040608010012080100120140160180200220240260280感抗（）电阻（） 0.05mm 0.5mm 2.0mm 1.5mm 1.0mm不不同同检检测测距距离离 平平行行3838检测距离检测距离(mm)

28、0.000.501.001.502.00di- dj (i-j=1)0.500.500.500.50电阻电阻感抗感抗关系式关系式R=1.7034(wL)+76.1747R=1.7098(wL)+145.5526R=1.7174(wL)+174.7262R=1.6807(wL)+191.3107R=1.6940(wL)+200.2063直线斜率直线斜率1.70341.70981.71741.68071.6940直线截距直线截距b1=76.1747b2=145.5526b3=174.7262 b4=191.3107 b5=200.2063bi - bj (i-j=1)69.377929.17361

29、6.58458.8956斜率平均值斜率平均值1.7011斜率误差斜率误差(%)0.140.510.961.200.413939有限元法验证结论有限元法验证结论1.在同一检测距离下、不同被测材料下线圈电阻和感在同一检测距离下、不同被测材料下线圈电阻和感抗呈线性关系；抗呈线性关系；2.在不同检测距离下，线圈电阻和感抗的关系曲线相在不同检测距离下，线圈电阻和感抗的关系曲线相互平行；互平行；3.检测距离和各条直线截距不是线性变化的。检测距离和各条直线截距不是线性变化的。 4040方法的验证方法的验证试验法试验法 探头阻抗测试试验系统探头阻抗测试试验系统阻抗分阻抗分析仪析仪高精度位高精度位移标定器移标定

30、器传感探头及传感探头及延伸电缆延伸电缆夹具夹具4141电感电感(H)(H)电阻电阻()()90 90 808070706060505020 70 20 70 120120电感电感=0.2759=0.2759* *电阻电阻+47.933+47.933R R2 2=0.9925=0.9925同一检测距离同一检测距离 线性线性4242图图 4-14 不同检测距离、不同被测材料下线圈电阻和电感之间的关系不同检测距离、不同被测材料下线圈电阻和电感之间的关系 (900KHz)电阻电阻()909085 85 80807575707065656060555525 50 75 25 50 75 100 1251

31、00 125(0.10mm2.00mm) (0.10mm2.00mm) 不同检测距离不同检测距离 平行平行4343直线的相关参数直线的相关参数距离距离(mm)电阻电阻电感关系式电感关系式截距截距斜率斜率斜率误斜率误差差(%)检测检测距离距离检测距检测距离间距离间距截距截距相邻截相邻截距变化距变化0.10R=0.2759(L)+47.933047.93300.27592.950.200.10R=0.2795(L)+51.205051.20503.27200.27951.690.400.20R=0.2842(L)+56.801056.80105.59600.28420.040.600.20R=0.

32、2966(L)+61.753061.75304.95200.28660.810.800.20R=0.2928(L)+65.581065.58103.82800.29282.991.000.20R=0.2925(L)+68.541068.54102.96000.29252.881.200.20R=0.2900(L)+71.368071.36802.82700.29002.001.400.20R=0.2861(L)+73.399073.39902.03100.28610.631.600.20R=0.2829(L)+75.018075.01801.61900.28290.491.800.20R=0.

33、2799(L)+76.400076.40001.38200.27991.552.000.20R=0.2769(L)+77.493077.49301.09300.27692.604444试验法验证结论试验法验证结论1.在同一检测距离下、不同被测材料下线圈电阻和感在同一检测距离下、不同被测材料下线圈电阻和感抗呈线性关系；抗呈线性关系；2.在不同检测距离下，线圈电阻和感抗的关系曲线相在不同检测距离下，线圈电阻和感抗的关系曲线相互平行；互平行；3.检测距离和各条直线截距不是线性变化的检测距离和各条直线截距不是线性变化的。 4545两种验证方法结果比较两种验证方法结果比较 实验法实验法 有限元法有限元法

34、 基础理论基础理论 0.2843 0.2843 1.701056 1.701056 1.6077 1.6077 斜率斜率 互感互感M M (H) (H) 磁 场 间 的 距 离磁 场 间 的 距 离x x (mm)(mm)非线性非线性 表明：增加非线性校正环节后，可通过表明：增加非线性校正环节后，可通过提出的方法实现与被测材料无关的功能提出的方法实现与被测材料无关的功能4646l 远场涡流技术最早发表于1951 年美国学者W.R. Maclean的一篇专利kok电子竞技中。20世纪50年代末, 壳牌公司的T.R. Schmidt教授成功研制出第一个在役远场涡流检测系统，用于油井套管检测。l 德国汉诺威大

35、学利用远场涡流技术对接焊缝进行检测。l 日本横滨国立大学利用远场涡流现象对石油储罐的底板进行了检测。l 美国的IMTT公司已经成功的开发出可应用于金属以及金属基复合材料的远场涡流检测仪器，并且具有渗透深、灵敏度高等特点。47472022-3-82022-3-84747管道远场涡流检测机理示意图管道远场涡流检测机理示意图管材管材2323管内径管内径激励线圈激励线圈检测线圈检测线圈低频交流电低频交流电近场区近场区过渡区过渡区区区远场区远场区区区能量直接耦合通道能量直接耦合通道能量的间接耦合通道能量的间接耦合通道4848 远场涡流效应的特征：远场涡流效应的特征：1.幅值特性曲线出现拐点。幅值特性曲线

36、出现拐点。2.相位特性曲线出现相位特性曲线出现90的相位急剧变化。的相位急剧变化。3.间接耦合通道的能量二次穿过待检测材料。间接耦合通道的能量二次穿过待检测材料。 (a)幅值特性曲线幅值特性曲线 (b)相位特性曲线相位特性曲线4949 导电平板激励线圈检测线圈间接能量耦合通道直接能量耦合通道电磁屏蔽结构导电平板激励线圈检测线圈间接能量耦合通道直接能量耦合通道电磁屏蔽结构 将管道中的远场涡流检测方法应用到平板导体件中的一个关键就是，能否将管道中的远场涡流检测方法应用到平板导体件中的一个关键就是，能否设计一个系统，当激励线圈和检测线圈同在平板导体件的一侧时，使得检测线圈设计一个系统，当激励线圈和检

37、测线圈同在平板导体件的一侧时，使得检测线圈检测的也是两次穿过板厚的间接耦合通道的能量。检测的也是两次穿过板厚的间接耦合通道的能量。5050 阻抗分析法（或称相位分析法）的应用使涡流检测阻抗分析法（或称相位分析法）的应用使涡流检测向前跨出一大步，但是，传统的相位分析法向前跨出一大步，但是，传统的相位分析法均采用单均采用单频率鉴相技术，最多只能鉴别受检测工件中的两个参频率鉴相技术，最多只能鉴别受检测工件中的两个参数（即只能抑制一个干扰因素的影响）数（即只能抑制一个干扰因素的影响）。单频涡流检。单频涡流检测虽应用较广，如对管、棒、线材等金属产品的探伤测虽应用较广，如对管、棒、线材等金属产品的探伤。但

38、对许多复杂重要的构件，如热交换器管道的在役。但对许多复杂重要的构件，如热交换器管道的在役检测，邻近的支撑板、管板等结构部件会产生很强的检测，邻近的支撑板、管板等结构部件会产生很强的干扰信号，用单频涡流很难准确地检出管子的缺陷；干扰信号，用单频涡流很难准确地检出管子的缺陷；又如对汽轮机叶片、大轴中心孔和航空发动机叶片的又如对汽轮机叶片、大轴中心孔和航空发动机叶片的表面裂纹、螺孔内裂纹、飞机的起落架、轮毂和铝蒙表面裂纹、螺孔内裂纹、飞机的起落架、轮毂和铝蒙皮下缺陷的检测，具有多种干扰因素待排除。皮下缺陷的检测，具有多种干扰因素待排除。5151 为了使涡流仪器能在试验中同时鉴别更多的参数，为了使涡流

39、仪器能在试验中同时鉴别更多的参数，就需要增加鉴别信号的元器件，以便获得更多的试验变就需要增加鉴别信号的元器件，以便获得更多的试验变量，才能做到有效地抑制多种干扰因素影响，达到去伪量，才能做到有效地抑制多种干扰因素影响，达到去伪存真的目的，提高检测的灵敏性、可靠性和准确性，对存真的目的，提高检测的灵敏性、可靠性和准确性，对受检工件做出正确评价。受检工件做出正确评价。 多频多频/多参数涡流检测技术是多参数涡流检测技术是1970年美国科学家年美国科学家Libby首先提出的，该方法采用几个频率同时工作，能首先提出的，该方法采用几个频率同时工作，能有效地抑制多个干扰因素，一次性提取多个所需的信号有效地抑

40、制多个干扰因素，一次性提取多个所需的信号（如缺陷信息、壁厚情况等）。（如缺陷信息、壁厚情况等）。5252多频涡流检测基本原理多频涡流检测基本原理 多频涡流法是同时用几个频率信号激励探头多频涡流法是同时用几个频率信号激励探头，它比用单一频率作为激励信号的试验方法能获，它比用单一频率作为激励信号的试验方法能获得更多数据，检验中要如何充分利用所获取的丰得更多数据，检验中要如何充分利用所获取的丰富信号，对这些信号进行分析处理是多频涡流法富信号，对这些信号进行分析处理是多频涡流法所要解决的问题所在。所要解决的问题所在。5353二二 、脉冲涡流检测技术的理论基础、脉冲涡流检测技术的理论基础脉冲涡流检测原理

41、脉冲涡流检测原理试件试件激励线圈激励线圈BexcIeddy霍尔传感器霍尔传感器Beddy),(excitationrBxf 激励脉冲激励脉冲脉冲磁场脉冲磁场瞬时涡流瞬时涡流反磁场反磁场线圈阻抗的变化线圈阻抗的变化或磁传感器输出或磁传感器输出5454二二 、脉冲涡流检测技术的理论基础、脉冲涡流检测技术的理论基础涡流集肤深度的计算涡流集肤深度的计算 2 单频涡流趋肤深度单频涡流趋肤深度脉冲涡流趋肤深度脉冲涡流趋肤深度01n1()sin()nnf tAAn t12,1,3,5,7,nnn1125555 漏磁检测方法是一项自动化程度较高的磁学漏磁检测方法是一项自动化程度较高的磁学检测技术，其原理为：铁

42、磁材料被磁化后，其表检测技术，其原理为：铁磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁。ü烀婧徒砻嫒毕菰诓牧媳砻嫘纬陕┐懦。ü觳饴┐懦±捶⑾秩毕。从这个意义上讲，压力容测漏磁场来发现缺陷。从这个意义上讲，压力容器检测中常用的磁粉检测技术也是一种漏磁检测器检测中常用的磁粉检测技术也是一种漏磁检测，但习惯上人们把用传感器测量漏磁通的方法称，但习惯上人们把用传感器测量漏磁通的方法称为漏磁检测，而把用磁粉检测漏磁通的方法称为为漏磁检测，而把用磁粉检测漏磁通的方法称为磁粉检测，且将它们并列为两种检测方法。磁粉检测，且将它们并列为两种检测方法。5656漏磁检测的原理及特点：漏磁检测的原

43、理及特点： 利用励磁源对被检工件进行局部磁化，若被测工件表利用励磁源对被检工件进行局部磁化，若被测工件表面光滑，内部没有缺陷，磁通将全部通过被测工件；若材面光滑，内部没有缺陷，磁通将全部通过被测工件；若材料表面或近表面存在缺陷时，会导致缺陷处及其附近区域料表面或近表面存在缺陷时，会导致缺陷处及其附近区域磁导率降低，磁阻增加，从而使缺陷附近的磁场发生畸变磁导率降低，磁阻增加，从而使缺陷附近的磁场发生畸变，此时磁通的形式分为三部分，即（，此时磁通的形式分为三部分，即（1）大部分磁通在工）大部分磁通在工件内部绕过缺陷。（件内部绕过缺陷。（2）少部分磁通穿过缺陷。（）少部分磁通穿过缺陷。（3）还有）还

44、有部分磁通离开工件的上、下表面经空气绕过缺陷。第三部部分磁通离开工件的上、下表面经空气绕过缺陷。第三部分即为漏磁通，可通过传感器检测到。对检测到的漏磁信分即为漏磁通，可通过传感器检测到。对检测到的漏磁信号进行去噪、分析和显示，就可以建立漏磁场和缺陷的量号进行去噪、分析和显示，就可以建立漏磁场和缺陷的量化关系，达到无损检测和评价的目的。化关系，达到无损检测和评价的目的。57575858漏磁检测的特点：漏磁检测的特点：易于实现自动化。漏磁检测方法是由传感器获取信号，然后易于实现自动化。漏磁检测方法是由传感器获取信号，然后由软件判断有无缺陷，因此非常适合于组成自动检测系统。由软件判断有无缺陷，因此非

45、常适合于组成自动检测系统。实际工业生产中，漏磁检测被大量应用于钢坯、钢棒、钢管实际工业生产中，漏磁检测被大量应用于钢坯、钢棒、钢管的自动化检测；的自动化检测；较高的检测可靠性。漏磁检测一般采用计算机自动进行缺陷较高的检测可靠性。漏磁检测一般采用计算机自动进行缺陷的判断和报警，减少了人为因素的影响；的判断和报警，减少了人为因素的影响；可实现缺陷的初步定量。缺陷的漏磁信号与缺陷的形状尺寸可实现缺陷的初步定量。缺陷的漏磁信号与缺陷的形状尺寸具有一定的对应关系，从而可实现对缺陷的初步量化，这个具有一定的对应关系，从而可实现对缺陷的初步量化，这个量化不仅可实现缺陷的有无判断，还可对缺陷的：Τ潭冉炕

46、仅可实现缺陷的有无判断，还可对缺陷的：Τ潭冉谐醪狡兰郏恍谐醪狡兰郏桓咝、无污染。采用传感器获取信号，检测速度快且无任高效能、无污染。采用传感器获取信号，检测速度快且无任何污染。何污染。5959606061616262636364646565总结：总结：提出了缺陷磁泄漏新机制，给出并剖析了缺陷磁提出了缺陷磁泄漏新机制，给出并剖析了缺陷磁泄漏的三个主要过程：磁折射、磁扩散及磁压缩。泄漏的三个主要过程：磁折射、磁扩散及磁压缩。提出了一种新的磁真空泄漏原理及检测方法，在提出了一种新的磁真空泄漏原理及检测方法，在增大缺陷漏磁场的同时降低了信号噪声，提高了探增大缺陷漏磁场的同时降低了信号噪声，提高了探伤灵敏度。伤灵敏度。