Page 81 - 无损检测2022年第九期

沈常宇,等:
承压类管道内壁损伤缺陷的低频电磁检测

对两模型施加 2A 的激励电流, 得到检测信号
的仿真结果如图 4 所示。由图 4 ( a ) 可知, 对于相同
的缺陷深度, C 型磁芯的检测幅值稍高于 U 型磁芯
的; 由图 4 ( b ) 可知, 缺陷深度对两种磁芯的检测灵
敏度都有较大影响, 但其影响趋势相似, 在缺陷深度

为 2.4~8.4mm 时, C 型磁芯传感器的灵敏度稍高
于 U 型磁芯传感器的灵敏度。

图 6 磁感应强度随磁芯内径弧度变化的曲线
7 ( b ) 所示的扫描基准值及基准线最大偏离值随磁
芯内径弧度变化的曲线。
从图 7 ( a ) 可以看出, 当缺陷深度一定时, 磁芯
内径弧度越大, 缺陷检测峰值越小, 即较小的磁芯内
径弧度有利于缺陷检测, 但从图 7 ( b ) 可以看到此时
扫描基准值和基准线最大偏离值均较大, 即此时的
扫描结果受背景磁场影响较大, 基准线水平较高, 且
基线平稳度较差, 不利于缺陷检测。 3 个参量之间
相互矛盾, 无法直接给出最优的磁芯内径弧度。因
此, 文章将采用遗传算法对磁芯内径弧度进行优化,
在算法中找出最优解。

图 4 U 型和 C 型磁芯的检测信号仿真结果

2.1.2 磁芯尺寸
进一步研究了 C 型磁芯尺寸( 主要包括磁芯内
径弧度θ 、 磁芯半径 R 和磁芯厚度 W 等) 对产生磁
场的影响, C 型磁芯关键尺寸参数如图 5 所示。

图 5 C 型磁芯关键尺寸参数示意 图 7 缺陷检测峰值与扫描基准值随磁芯弧度变化的曲线
控制 磁 芯 半 径 R 为 45 mm , 磁 芯 厚 度 W 为 进一步, 研究了磁芯半径对磁化装置磁化性能

15mm 不变, 在磁芯内径弧度为 180°~260° , 变化 的影响。 设 置 磁 芯 内 径 弧 度 固 定 为 220° , 厚 度 为

步长为 20° 情况下, 提取不同磁芯内径弧度产生的 15mm , 磁芯半径以 10 mm 的步长在 20~60 mm
磁感应强度( 见图 6 )。由图 6 可见, 磁芯内径弧度 间变化, 得到了不同磁芯半径下仿真磁感应强度的
空间分布( 见图 8 )。由图 8 可以看出, 不同磁芯半
的变化对检测信号的影响较大, 在内径弧度为 180°
时磁感应强度最大。 径下磁感应强度的空间分布曲线几乎重叠, 即磁芯
提取扫描基准值、 缺陷检测峰值和基线最大偏 半径对磁感应强度的空间分布无明显影响。因此,
离量 3 个特征参数, 分别获得了如图 7 ( a ) 所示的缺 在实际制作传感器中, 磁芯半径可以根据成本等其
陷检测峰值随磁芯内径弧度变化的曲线, 以及如图 他因素设定。
7
4
2022 年 第 44 卷 第 9 期
无损检测