基于GMR传感器的涡流无损检测系统
发布时间：2021-11-25 14:07
随着航天航空领域的发展,大型、复杂化的飞机结构越来越常见,由此对飞机铝材的无损检测需求也与日俱增。常规的无损检测方法有超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测。其中,涡流检测因其非接触性、对表面及近表面缺陷的检测灵敏度高、响应速度快、可对检测结果进行数字化处理等优点,在无损检测领域受到了高度重视并迅速发展。当前涡流检测技术的研究热点主要有高性能探头的结构和参数设计、高性能电涡流检测系统的开发、缺陷的快速判别及成像等。本文就探头参数设计和高性能电涡流检测系统两个方向进行了研究。在探头参数设计方面,传统的线圈式探头的灵敏度随着工作频率的降低而减小,且有检测面积小,对自动化依赖程度高的缺点。因此本文设计了一款使用巨磁阻（GMR）传感器代替检测线圈的涡流探头。巨磁阻（GMR）传感器可以直接检测涡流磁场大小,且其灵敏度与工作频率无关,使得探头在低频情况下也具有较高灵敏度。本文通过Maxwell仿真软件建立了激励线圈及待测金属试件陷的等效模型,利用仿真数据确定激励线圈的参数并实物制作了该探头。通过仿真到以下结论:探头灵敏度与激励电流呈正相关性;探头对表面缺陷的检出能力随着激励频率的增加而...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲反射法超声波探伤基本原理
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2射线照相检测原理（3）磁粉检测（MagneticParticleTesting，MPT）磁粉检测[7]适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测，如探测轧制钢材、铸件、锻件、焊缝和机加工零件表面缺陷和近表面的细小缺陷，对奥氏体不锈钢、铜、铝等非磁性材料不适用。磁粉检测的原理为当铁磁性待测金属试件被磁化且接近饱和时，若其表面或近表面存在缺陷，缺陷截面处的磁力线会被折射到空气中，又因铁磁性金属试件的磁导率比空气大很多，折射到空气中的磁力线又会被聚集回到铁磁性试件内部。由此所产生缺的陷附近的磁场被称为漏磁常在检测中，漏磁场通过吸引磁粉在缺陷处形成磁痕实现对待测金属试件表面缺陷的检测。磁粉检测示意图如图1.3所示。检测操作流程包括磁化工件、施加磁粉、观察评定等。磁粉检测可以通过观察磁粉直观的显示出缺陷的位置、大孝形状和严重程度，并可大致确定缺陷的性质。其检测灵敏度非常高，可以检测出微米级宽度的缺陷，且单个工件检测速度快，工艺简单，成本低。但是磁粉检测的局限性也非常大。列举如下：一是检测的试件只能为铁磁性材料；二是只能用于检测试件表面或近表面缺陷，一般检测深度不超过1-3mm，无法检测试件深层缺陷；三是检测完毕后需要对试件进行退磁和清洗。图1.3磁粉检测
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2射线照相检测原理（3）磁粉检测（MagneticParticleTesting，MPT）磁粉检测[7]适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测，如探测轧制钢材、铸件、锻件、焊缝和机加工零件表面缺陷和近表面的细小缺陷，对奥氏体不锈钢、铜、铝等非磁性材料不适用。磁粉检测的原理为当铁磁性待测金属试件被磁化且接近饱和时，若其表面或近表面存在缺陷，缺陷截面处的磁力线会被折射到空气中，又因铁磁性金属试件的磁导率比空气大很多，折射到空气中的磁力线又会被聚集回到铁磁性试件内部。由此所产生缺的陷附近的磁场被称为漏磁常在检测中，漏磁场通过吸引磁粉在缺陷处形成磁痕实现对待测金属试件表面缺陷的检测。磁粉检测示意图如图1.3所示。检测操作流程包括磁化工件、施加磁粉、观察评定等。磁粉检测可以通过观察磁粉直观的显示出缺陷的位置、大孝形状和严重程度，并可大致确定缺陷的性质。其检测灵敏度非常高，可以检测出微米级宽度的缺陷，且单个工件检测速度快，工艺简单，成本低。但是磁粉检测的局限性也非常大。列举如下：一是检测的试件只能为铁磁性材料；二是只能用于检测试件表面或近表面缺陷，一般检测深度不超过1-3mm，无法检测试件深层缺陷；三是检测完毕后需要对试件进行退磁和清洗。图1.3磁粉检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形阵列涡流传感器的设计与实现[J]. 吕程,杨宾峰,冯建民,赵洪伟. 科学技术与工程. 2018(25)
[2]铝合金熔焊缝表面缺陷阵列涡流检测的仿真和试验[J]. 李来平,彭明峰,周建平,宋凯. 无损检测. 2017(03)
[3]航空发动机涡轮叶片裂纹的阵列涡流检测仿真[J]. 宋凯,刘堂先,李来平,危荃,涂俊. 航空学报. 2014(08)
[4]钛合金结构疲劳损伤监测实验研究[J]. 李培源,杜金强,何宇廷,丁华,焦胜博. 传感器与微系统. 2014(07)
[5]蓬勃发展的我国无损检测技术[J]. 耿荣生,景鹏. 机械工程学报. 2013(22)
[6]集成磁电子器件研究[J]. 钱正洪,杨昌茂,白茹,詹宏良. 计算机与数字工程. 2010(09)
[7]先进磁电子材料和器件[J]. 钱正洪,白茹,黄春奎,吴建得. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[8]基于AD9958的双通道直接频率合成器的设计[J]. 赵云娣,杨小献. 无线电工程. 2006(03)
[9]电涡流传感器阵列测试技术[J]. 丁天怀,陈祥林. 测试技术学报. 2006(01)
[10]压力容器无损检测——渗透检测技术[J]. 胡学知,邱杨. 无损检测. 2004(07)
博士论文
[1]涡流阵列无损检测中裂纹参数估计和成像方法研究[D]. 刘波.国防科学技术大学 2011
[2]自旋阀结构及GMR传感器研究[D]. 刘华瑞.清华大学 2006
硕士论文
[1]飞机多层金属铆接结构阵列脉冲涡流检测技术研究[D]. 后雪冰.南昌航空大学 2019
[2]基于GMR传感器的电涡流位移检测系统[D]. 楼阳逸.杭州电子科技大学 2018
[3]超声波无损检测技术应用研究[D]. 索会迎.南京邮电大学 2012
[4]基于传感器阵列的脉冲漏磁特征提取技术研究[D]. 孙寅春.南京航空航天大学 2010
[5]基于GMR传感器的电涡流检测系统开发及深层缺陷检测的可靠性研究[D]. 高扬华.浙江大学 2010
[6]基于阻抗分析法的电桥式涡流检测系统研究[D]. 徐涛.中北大学 2009
[7]电涡流检测系统开发及正向问题研究[D]. 龚翔.浙江大学 2008
[8]电涡流检测的正向问题研究及检测系统的通信设计[D]. 武海鑫.浙江大学 2007
[9]电涡流检测技术在多层厚度检测中的应用研究[D]. 郑建才.浙江大学 2003
本文编号：3518294
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲反射法超声波探伤基本原理
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2射线照相检测原理（3）磁粉检测（MagneticParticleTesting，MPT）磁粉检测[7]适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测，如探测轧制钢材、铸件、锻件、焊缝和机加工零件表面缺陷和近表面的细小缺陷，对奥氏体不锈钢、铜、铝等非磁性材料不适用。磁粉检测的原理为当铁磁性待测金属试件被磁化且接近饱和时，若其表面或近表面存在缺陷，缺陷截面处的磁力线会被折射到空气中，又因铁磁性金属试件的磁导率比空气大很多，折射到空气中的磁力线又会被聚集回到铁磁性试件内部。由此所产生缺的陷附近的磁场被称为漏磁常在检测中，漏磁场通过吸引磁粉在缺陷处形成磁痕实现对待测金属试件表面缺陷的检测。磁粉检测示意图如图1.3所示。检测操作流程包括磁化工件、施加磁粉、观察评定等。磁粉检测可以通过观察磁粉直观的显示出缺陷的位置、大孝形状和严重程度，并可大致确定缺陷的性质。其检测灵敏度非常高，可以检测出微米级宽度的缺陷，且单个工件检测速度快，工艺简单，成本低。但是磁粉检测的局限性也非常大。列举如下：一是检测的试件只能为铁磁性材料；二是只能用于检测试件表面或近表面缺陷，一般检测深度不超过1-3mm，无法检测试件深层缺陷；三是检测完毕后需要对试件进行退磁和清洗。图1.3磁粉检测
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2射线照相检测原理（3）磁粉检测（MagneticParticleTesting，MPT）磁粉检测[7]适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测，如探测轧制钢材、铸件、锻件、焊缝和机加工零件表面缺陷和近表面的细小缺陷，对奥氏体不锈钢、铜、铝等非磁性材料不适用。磁粉检测的原理为当铁磁性待测金属试件被磁化且接近饱和时，若其表面或近表面存在缺陷，缺陷截面处的磁力线会被折射到空气中，又因铁磁性金属试件的磁导率比空气大很多，折射到空气中的磁力线又会被聚集回到铁磁性试件内部。由此所产生缺的陷附近的磁场被称为漏磁常在检测中，漏磁场通过吸引磁粉在缺陷处形成磁痕实现对待测金属试件表面缺陷的检测。磁粉检测示意图如图1.3所示。检测操作流程包括磁化工件、施加磁粉、观察评定等。磁粉检测可以通过观察磁粉直观的显示出缺陷的位置、大孝形状和严重程度，并可大致确定缺陷的性质。其检测灵敏度非常高，可以检测出微米级宽度的缺陷，且单个工件检测速度快，工艺简单，成本低。但是磁粉检测的局限性也非常大。列举如下：一是检测的试件只能为铁磁性材料；二是只能用于检测试件表面或近表面缺陷，一般检测深度不超过1-3mm，无法检测试件深层缺陷；三是检测完毕后需要对试件进行退磁和清洗。图1.3磁粉检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形阵列涡流传感器的设计与实现[J]. 吕程,杨宾峰,冯建民,赵洪伟. 科学技术与工程. 2018(25)
[2]铝合金熔焊缝表面缺陷阵列涡流检测的仿真和试验[J]. 李来平,彭明峰,周建平,宋凯. 无损检测. 2017(03)
[3]航空发动机涡轮叶片裂纹的阵列涡流检测仿真[J]. 宋凯,刘堂先,李来平,危荃,涂俊. 航空学报. 2014(08)
[4]钛合金结构疲劳损伤监测实验研究[J]. 李培源,杜金强,何宇廷,丁华,焦胜博. 传感器与微系统. 2014(07)
[5]蓬勃发展的我国无损检测技术[J]. 耿荣生,景鹏. 机械工程学报. 2013(22)
[6]集成磁电子器件研究[J]. 钱正洪,杨昌茂,白茹,詹宏良. 计算机与数字工程. 2010(09)
[7]先进磁电子材料和器件[J]. 钱正洪,白茹,黄春奎,吴建得. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[8]基于AD9958的双通道直接频率合成器的设计[J]. 赵云娣,杨小献. 无线电工程. 2006(03)
[9]电涡流传感器阵列测试技术[J]. 丁天怀,陈祥林. 测试技术学报. 2006(01)
[10]压力容器无损检测——渗透检测技术[J]. 胡学知,邱杨. 无损检测. 2004(07)
博士论文
[1]涡流阵列无损检测中裂纹参数估计和成像方法研究[D]. 刘波.国防科学技术大学 2011
[2]自旋阀结构及GMR传感器研究[D]. 刘华瑞.清华大学 2006
硕士论文
[1]飞机多层金属铆接结构阵列脉冲涡流检测技术研究[D]. 后雪冰.南昌航空大学 2019
[2]基于GMR传感器的电涡流位移检测系统[D]. 楼阳逸.杭州电子科技大学 2018
[3]超声波无损检测技术应用研究[D]. 索会迎.南京邮电大学 2012
[4]基于传感器阵列的脉冲漏磁特征提取技术研究[D]. 孙寅春.南京航空航天大学 2010
[5]基于GMR传感器的电涡流检测系统开发及深层缺陷检测的可靠性研究[D]. 高扬华.浙江大学 2010
[6]基于阻抗分析法的电桥式涡流检测系统研究[D]. 徐涛.中北大学 2009
[7]电涡流检测系统开发及正向问题研究[D]. 龚翔.浙江大学 2008
[8]电涡流检测的正向问题研究及检测系统的通信设计[D]. 武海鑫.浙江大学 2007
[9]电涡流检测技术在多层厚度检测中的应用研究[D]. 郑建才.浙江大学 2003
本文编号：3518294
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