Page 113 - 无损检测2023年第二期

汪光祖, 等:

一种基于交流电磁场的差分检测探头

电流, 进一步激发感应磁场; 当差分探头扫过裂纹
时, 裂纹上方的空间磁场会发生畸变, 差分磁传感器
拾取畸变的磁场信号, 通过雷莫接头传输至数据采
集卡, 转化为数字信号并检测时, 显示在计算机上。
3.2 提离抖动试验
所 用 试 件 的 材 料 为 铝, 表 面 加 工 有 尺 寸 为

8mm×4mm×0.5mm ( 长 × 深 × 宽)的 人 工 裂
纹, 铝试件实物如图9所示。
图12 差分探头检测系统得到的差分信号
上对提离抖动引起的畸变信号进行了抑制, 并增强
了缺陷信号。相对于单个传感器的检测探头, 笔者
设计的差分检测探头有更高的检测灵敏度, 降低了

缺陷误判率。
4 结语

针对探头抖动造成的缺陷误判问题, 设计了一
图9 铝试件实物
种 ACFM 差分检测探头。首先利用仿真模型分析
利用交流电磁场差分探头检测系统进行提离抖 提离抖动下特征信号的畸变规律; 然后基于对称分
动下的裂纹检测试验, 三轴台架以15mm · s 的速 布的传感器有相同的背景磁场的特性, 设计了相应

-1
度驱动差分探头沿试件表面扫查, 探头扫查路径如 的差分检测探头; 最后搭建交流电磁场检测系统并

图10所示, 试验时, 以1mm 的恒定提离扫过裂纹, 开展提离抖动试验。仿真和试验结果表明, Bx 信
接着向上连续随机抖动多次以模拟探头抖动。差分 号对提离抖动敏感, Bz 信号对提离抖动不敏感; 该
和
磁传感器获取的原始特征信号如图11所示, Bx 1 ACFM 差分检测探头能有效抑制提离抖动引起的
分别是磁传感器上的两个 TMR 传感器采集并
Bx 2 干扰信号, 增强缺陷信号识别能力。
处理过的信号。由图 11 可知, 当经过裂纹时, Bx
信号先后出现一个波谷; 当探头向上抖动时, 特征信 参考文献:
出现了相同的波谷特征, 但提离抖动
号B x 1 和B x 2 [ 1 ] 李伟, 袁新安, 陈国明, 等. 基于外穿式交流电磁场检
引起的波谷信号是同步变化的, 与仿真结论一致。 测的钻杆轴向裂纹在役检测技术研究[ J ] . 机械工程
学报, 2015 , 51 ( 12 ): 8-15.

[ 2 ] PAPAELIASMP , LUGG M C , ROBERTSC , etal.

Hi g h-s p eed ins p ection of rails usin g ACFM

techni q ues [ J ] .NDT & EInternational , 2009 , 42 ( 4 ):
图10 检测试验的探头扫查路径示意
328-335.
[ 3 ] 葛运春, 张翼, 冷建成, 等. 海洋平台钻机底座焊缝的交
流电磁场检测[ J ] . 无损检测, 2015 , 37 ( 7 ): 77-80 , 88.
[ 4 ] 刘正存, 申德峰, 王延东, 等. 高压电缆附件铅封缺陷
的交 流 电 磁 场 检 测 [ J ] . 无 损 检 测, 2022 , 44 ( 4 ):
24-27.

[ 5 ] CHENK , BRENNANFP , DOVER W D.Thin-skin

ACfieldinanisotro p icrectan g ularbarand ACPD

stressmeasurement [ J ] .NDT & EInternational ,
图11 检测试验中差分磁性传感器获取的原始特征信号 2000 , 33 ( 5 ): 317-323.
[ 6 ] 李伟. 基于交流电磁场的缺陷智能可视化检测技术研
进一步对两路信号进行差分运算, 得到的差分
究[ D ] . 东营: 中国石油大学, 2007.
信号如图12所示。可以看出, 差分信号在很大程度

5
7
2023年 第45卷 第2期
无损检测