通电式交流电场和磁场扰动无损检测方法

发布时间：2017-03-22 09:12

  本文关键词：通电式交流电场和磁场扰动无损检测方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有色金属、铁氧体、碳纤维增强树脂基等材料的探伤需求广泛。这些材料通入交流电后,理论上缺陷会产生扰动的电场和磁场,与非接触线圈感应式形成涡电流相比,通电式激励方法电流强度更高,可以达到饱和电流,从而在探伤的信号激发和测量上具有新的特点。已有的研究主要集中在非饱和电流下缺陷产生的磁场扰动分析和测量方法,本论文着重研究缺陷能否产生扰动电场和饱和电流下扰动磁场的特点,探索一种新的电磁无损检测方法。 首先研究了扰动电场产生的可能性,对通入交流电后的金属中方形凹坑产生的扰动电场进行三维有限元仿真分析。方形凹坑引起的扰动电场由两部分组成：变化磁场产生的非保守电场(有旋场)和自由电荷产生的保守电场(无旋场)。仿真结果表明：对高电导率的有色金属,与变化磁场引起的非保守电场相比,当激励电流频率大于60KHz时,自由电荷产生的保守电场非常微弱并可以忽略。采用自制的共面电容电场检测探头进行扰动电场测量试验,实验结果与仿真结果较吻合。 由于交变扰动电场微弱,目前没有合适的传感器对其实施测量,故提出研究基于共面电容探头的交变扰动电场测量方法,研制出采用共面电容电场敏感探头的测量系统,开展系列实验,观测和分析通交流电后扰动电场的特性,具体分析了槽宽、通孔直径、平底孔深度、电流频率及绝缘层厚度对电场拾取信号的影响。 为开展通电式交流电场扰动检测新方法的工程应用,对超低电导率镍型铁氧体及碳纤维增强树脂基两类材料的缺陷产生的交流磁场扰动和交流电场扰动进行仿真与实验的对比分析,结果表明这两类材料的磁场扰动检测方法失效,而电场扰动检测方法具有良好效果。超低电导率材料的探伤困难,缺少探伤手段,因此,通电式交流电场扰动检测新方法有望解决这类材料的探伤难题。 最后,对高电导率的铝板、铜板及不锈钢管三种试件的探伤实验发现,通电式交流测量磁场扰动的方法具有更高的灵敏度。与涡流检测方法比较,通入交流大电流的磁场扰动检测方法具有更优的应用价值。
【关键词】：无损检测 载流导体 交变电场 扰动电场 扰动磁场 交流电 饱和电流
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O441;TB302.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 选题概述9-10
• 1.2 电磁无损检测新技术进展10-11
• 1.3 通电导体内电场分布及电场传感器研究现状11-20
• 1.4 论文主要结构安排20-22
• 第2章 通电金属中缺陷产生的交变电场和磁场扰动22-41
• 2.1 引言22
• 2.2 缺陷电场扰动的三维有限元仿真及实验22-37
• 2.3 缺陷磁场扰动的三维有限元仿真及实验37-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 扰动电场的共面电容传感与测量方法41-58
• 3.1 引言41
• 3.2 电场测量方法及其适用性分析41-42
• 3.3 缺陷产生的交变扰动电场拾取方法42-46
• 3.4 缺陷扰动电场的共面电容传感测量46-56
• 3.5 与电容成像技术及ACFM方法的对比56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第4章 通电式交流电场扰动无损检测方法及应用特点58-77
• 4.1 引言58
• 4.2 镍锌铁氧体交流扰动电场和扰动磁场测量方法对比分析58-66
• 4.3 CFPR材料交流扰动电场和扰动磁场测量方法对比分析66-75
• 4.4 本章小结75-77
• 第5章 通强电流的交流磁场扰动检测方法及应用特点77-100
• 5.1 引言77
• 5.2 非铁磁性金属的交流磁场和电场扰动检测对比77-95
• 5.3 与涡流检测方法的对比95-99
• 5.4 本章小结99-100
• 第6章 全文总结与展望100-102
• 6.1 主要研究工作及创新点100-101
• 6.2 研究展望101-102
• 致谢102-103
• 参考文献103-115
• 附录1 攻读博士学位期间发表学术论文115-117
• 附录2 攻读博士学位期间申请专利情况117

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