Page 110 - 无损检测2023年第二期

仪器研制

DOI : 10.11973 / ws j c202302015

一种基于交流电磁场的差分检测探头

汪光祖 , 李 伟 , 袁新安 , 李晓明 , 赵 强 , 陈 勇 2
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( 1. 中国石油大学( 华东)海洋油气装备与安全技术研究中心, 青岛 266555 ;

2. 海洋石油工程股份有限公司, 天津 300461 )

摘 要: 交流电磁场检测技术近年来广泛应用于各类结构缺陷的无损检测和定量评估中, 检
测时探头抖动易引起干扰信号而造成的缺陷误判, 为解决此问题, 提出一种新型的差分检测探头。
通过 COMSOL软件建立交流电磁场检测探头的有限元仿真模型, 探究了提离抖动下特征信号的
畸变规律, 分析了Bx 背景磁场与检测位置的关系; 设计了一种基于差分磁传感器的检测探头, 搭
建缺陷检测系统并进行试验。试验结果表明, 提出的差分检测探头能有效抑制提离干扰, 增强缺陷
信号识别能力, 提高检测灵敏度。

关键词: 交流电磁场; 提离抖动; 差分检测探头; 缺陷识别

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 02-0072-04

Adifferentialdetection p robebasedonalternatin g currentfieldmeasurement

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WANGGuan g zu , LIWei , YUANXin'an , LIXiaomin g ZHAOQ ian g CHENYon g 2

( 1.CenterforOffshoreEn g ineerin g andSafet yTechnolo gy , ChinaUniversit y ofPetroleum ( EastChina ),

Qin g dao266555 , China ; 2.OffshoreOilEn g ineerin gCo. , Ltd. , Tian j in300461 , China )

Abstract : Inrecent y ears , alternatin g currentfieldmeasurement ( ACFM ) technolo gyhasbeenwidel yusedin

non-destructivetestin g andq uantitativeevaluationofvariousstructuraldefects.Inordertosolvethep roblemof

mis j ud g mentofdefectscausedb yinterferencesi g nalscausedb yp robej itterdurin gdefectdetection , anovel

differentialdetectionp robeis p ro p osed.AfiniteelementsimulationmodelofACFMp robeissetu p b yCOMSOL.

Thedistortionlawofthecharacteristicsi g nalsunderlift-off j itterisinvesti g ated.Therelationshi pbetweenthe Bx

back g roundma g neticfieldandthedetectionp ositionisanal y zed.Further , ap robebasedondifferentialma g netic

sensorsisdesi g ned.Adefectdetections y stemisbuiltandrelatedex p ermentsarecarriedout.Theex p erimental

resultsshowthatp ro p oseddifferentialdetectionp robep ro p osedinthisp a p ercaneffectivel ysu pp ressthelift-off

interference , enhanceidentificationabilit y ofthedefectsi g nals , andim p rovethedetectionsensitivit y .

Ke ywords : ACFM ; liftoff j itter ; differentialdetectionp robe ; defectidentification
交流电磁场检测( ACFM ) 技术是一种近年来 的检测原理为: 在线圈中加载正弦交流信号, 靠近
发展快速的电磁无损检测技术, 具有非接触测量、 工件时在表面会产生感应电流, 如存在裂纹, 裂纹
无需去除表面涂层、 定量评估等显著优势, 从而广 位置的电流会发生扰动导致空间磁场畸变, 而利
泛应用于各类结构缺陷的无损检测中 [ 1-4 ] 。该法 用磁场传感器拾取畸变磁场信号即可实现裂纹的
检测和评估 [ 5-6 ] 。
收稿日期: 2022-08-05 在实际检测过程中, 被检结构表面凹凸不平以
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 52005512 ); 山东省自然
及探头操作不当等因素会带来提离干扰信号 [ 7-8 ] , 从
科学基金( ZR201911040388 ); 中央引导地方科技发展专项资金项目
而给缺陷识别和量化带来诸多挑战。因此, 如何有
( YDZX2022082 )
作者简介: 汪光祖( 1997- ), 男, 硕士研究生, 主要从事电磁无损 效抑制提离干扰、 增强缺陷识别信号是交流电磁场
检测技术的研究工作 检测领域的一个关键问题。 YUAN 等 [ 9 ] 提出一种
梯度算法, 对提离不敏感的Bz 信号进行处理, 实现
通信作者: 李 伟( 1980- ), 男, 博士, 教授, liwei@u p c.edu.cn
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2023年 第45卷 第2期
无损检测