Page 47 - 无损检测 2021年第六期

焦敬品, 等:

宽带激励下的低频电磁检测技术

缺陷深度的增加, 不同缺陷处提取信号的欧式距离 种因素有关, 如带宽范围、 待检测材料的性能及缺陷
虽略有增加, 但其增加量相对于其数值分布范围很 尺寸及位置等。
小; 当试件中缺陷为埋藏缺陷时[ 见图 7 ( b )], 不同
2 低频电磁检测试验
缺陷处提取信号的欧式距离随缺陷深度的增加而增
加, 特别是当缺陷深度较大时, 其增加幅度更明显。 2.1 试验系统
分析其原因, 笔者认为两种模型缺陷深度增加涉及 低频电磁检测试验系统主要由函数发生器、 功
区域的磁场强度不同是造成这种结果的主要因素。 率放大器、 数字示波器、 稳压电源、 低频电磁传感器
当缺陷为埋藏缺陷时, 缺陷深度增加的区域更靠近 和待测试件等组成( 见图 9 )。其中, 低频电磁传感
构件的上表面, 其磁场强度更大; 而当缺陷位于上表 器主要由 U 型锰锌铁氧体、 励磁线圈、 磁敏元件及
面时, 缺陷尺寸增加的区域更远离试件上表面, 受趋 屏蔽层等组成。试验过程中, 传感器的提离距离为

肤效应的影响, 其磁场强度较小。因此, 宽频励磁响 1mm 。被 测 试 件 为 620 mm×400 mm×12 mm
应的欧式距离对埋藏缺陷深度的变化更敏感。 ( 长×宽×高) 的 20 号 钢 试 件, 其 上 加 工 4 个 宽 为

为说明提出的宽带激励低频电磁检测技术对埋 4mm , 长为25mm 的槽型缺陷, 4个缺陷深度分别为

藏缺陷的检测能力, 对图 6 所示的不同缺陷位置和 板厚的40% ( 4.8mm ), 50% ( 6mm ), 60% ( 7.2mm )

两模型进行单频 50Hz激励低频电磁检测仿真, 不 和 80% ( 9.6mm ), 待检试件实物如图 10 所示。

同激励下得到仿真检测结果( 见图 8 )。由图 8 可以
看出, 对于同一缺陷的检测, 宽频励磁响应的欧式距
离特征参数比单频励磁响应的幅值大两个数量级,
且对缺陷深度变化更敏感。

图 9 低频电磁检测系统组成

图 10 待检 20 号钢试件实物
为模拟表面缺陷和内部埋藏缺陷两种工况, 将待
检试件分别按图 11 所示的两种方式放置, 进行单频
励磁和宽带励磁两种模式的低频电磁检测试验。检

测时, 在各缺陷中心 ±15mm 的范围内, 以 1mm 为

步长进行扫查试验, 同时记录各空间位置的低频检测
图 8 单频和宽频激励下不同位置缺陷的低频电磁

仿真检测结果 信号。试验中, 单频正弦激励信号的频率为 50Hz ,

需要指出的是, 作为一种典型的相似度分析方 幅值为3V , 宽带 Chir p 激励信号的幅值为 3V , 带宽

法, 欧式距离本质上是一种统计指标, 因此宽频激励 为0~150Hz 。放大器的放大倍数为10 倍。对于单
下欧式距离对缺陷的深度较敏感。由式( 1 ) 可知, 欧 频励磁下的低频电磁检测信号, 提取信号的幅值和
式距离必定随带宽的增加而增大, 宽频激励下的欧 相位用于表征试件不同空间位置的损伤状态; 对于
式距离必定比单频激励下的欧式距离大, 但宽频下 宽频励磁下的低频电磁检测信号, 以无缺陷位置的
欧式距离与单频下欧式距离相差的具体数量级与多 检测信号为参考, 计算空间不同位置检测信号相对

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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测