基于新型开口磁轭传感的电磁热成像检测技术研究

发布时间：2021-06-24 04:44

　　疲劳微裂纹的无损检测与评估是评价材料性能的一项重要而具有挑战性的工作。无损检测技术具有多学科综合交叉、理论与实践密切结合、应用性强等特点,涵盖了工程学、物理学、材料学、电子学、控制科学、信息科学以及计算机科学等多个学科,涉及声、光、热、电、磁、力等多种物理现象与物理规律。作为现代工业中保障整个产品制造过程和系统安全的基础技术之一,无损检测技术已成为国家大型和重点工程项目的安全保障。电磁热成像无损检测技术是一种多物理场耦合,利用材料电磁热效应进行检测和评估的一类新型无损检测技术。它结合了电磁和红外成像无损检测技术的优势,具有检测效率高、缺陷空间分辨率高、检测结果直观且易于存储、非接触检测等优点。该技术近年来发展迅速,展示出了较好的应用前景,但该技术的发展和应用仍然存在一些挑战。由于电磁感应过程中存在边缘效应和邻近效应,对于几何形状复杂和形状不规则的导体,其微裂纹检测和表征存在难度。传感结构的设计直接决定了试件表面电磁场的分布状态。同时,传感结构也会影响检测系统的检测效率和自动化水平。因此,新型传感结构对电磁热成像检测系统优化具有重要的意义。本文提出了一种基于新型开口磁轭的电磁热传感结构,... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

带有缺陷试件的表面热场

第二章新型开口磁轭检测系统理论研究25图2-10新型磁轭传感结构的磁路模型第I部分、第II部分和第III部分的磁阻分别表示为1、2和3。根据磁阻的计算公式，1，2和3可以表示为：1=1+1=101+2(2-47)2=2+2=202+(2-48)3=3++=+0+(2-49)其中0，和分别为空气、磁轭和试件的磁导率；1，2，，和分别为第I部分空气、第II部分空气、第III部分空气、磁轭和试件中的磁通经过路径的横截面积。磁路模型中，新型开口磁轭的磁导率远大于空气磁导率和试件磁导率，即>>，>>0。铁磁性材料的磁导率远大于空气的磁导率，即>>0。非铁磁性材料的磁导率与空气磁导率相等，即0。故在分析各部分磁通量大小时，假设新型开口磁轭部分的磁阻为1230。（1）对于铁磁性材料试件，提离距离为零时：=0，31，32，3。因此，通过试件的磁通量远远大于其他部分的磁通量。（2）对于非铁磁性材料试件，提离距离为零时，=0。2为第II部分中磁轭之间空气在磁通路径上的横截面积，由于试件磁导率与空气磁导率相同，通过磁轭之间空气的磁通量较大。因此，对于非铁磁性材料，非铁磁性试件和磁极之间

电子科技大学硕士学位论文38（a）直导线传感器缺陷导体直导线（b）直导线传感检测模型图图3-4直导线及缺陷检测模型3.3电磁热场均匀性数值仿真实验研究新型开口磁轭传感检测模型及三维坐标示意图如图3-5所示。实验中，被测金属平板型试件尺寸为厚度10mm，长度100mm，宽度80mm，且试件中无缺陷。为了研究试件中感应出的电磁场的均匀性，使用新型开口磁轭传感器对试件进行激励，然后记录试件中电磁场的分布，包含磁通密度的大小和方向、涡流密度大小和方向，利用色谱图像可以更加直观地观察分布规律以及强度，利用箭头表示出试件中电磁场大小及方向。分别绘制x、y和z轴方向的磁感应强度大小变化曲线，计算变化范围和大小，评估感应磁场的均匀性。试件xzy000图3-5检测模型及三维坐标示意图图3-6所示为被检试件表面的磁通密度分布示意图。由图3-6可见，检测区域的磁通密度远大于非检测区域，且检测区域内磁通密度的变化较校试件表面的电磁场方向与大小示意图如图3-7所示，磁场的大小和方向由箭头的长度和方向表示，蓝色矩形框中的区域即为检测区域。由图3-7可知，试件表面磁场方向与y轴平行，涡流方向则垂直于磁场方向，与x轴平行。由于新型开口磁轭具有汇集和引导磁通的作用，磁轭首先将线圈中产生的磁力线汇聚至磁轭中，然后再导入到试件中，引导试件中磁场的分布。试件中感应电磁场的分布不是杂乱无章的，而是具有

【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路钢轨缺陷伤损巡检与监测技术综述[J]. 田贵云,高斌,高运来,王平,王海涛,石永生.  仪器仪表学报. 2016(08)
[2]钢轨探伤车自主化超声检测系统的关键技术[J]. 张玉华,许贵阳,李培,石永生,黄筱妍.  中国铁道科学. 2015(05)

硕士论文
[1]磁芯环线圈感应热像系统[D]. 赵健.电子科技大学 2018



本文编号：3246397