Page 40 - 无损检测2023年第四期

刘政豪, 等:

磁传感器尺寸对涡流检测性能的影响

法涡流检测的结果, 试验结果比数值模拟结果低
33%与44% , 定性上两者符合得较好。对标准涡流

膜厚检测仪的检测过程进行了模拟, 得到分辨1 μ m

膜厚时, 对动态范围的需求为78.2dB , 与实际设备
80~90dB 的动态范围很接近。因此, 该涡流检测

过程的数值模拟方法是比较可靠的。
将同样的数值模拟方法用于研究小尺寸高灵敏
度磁传感器与基于感应线圈的涡流检测仪的灵敏度

差异, 表明在多种情况下, 灵敏度达到1nT , 测量中

心与样品距离1mm 时, 小尺寸高灵敏度磁传感器
的涡流检测性能均优于基于感应线圈的标准涡流检

测仪性能( 最大增益120dB ), 且在检测深层缺陷时
优势更大。
通过对传感器尺寸对磁传感器涡流检测性能的
影响进行数值模拟, 获得了灵敏度需求曲线。以一定
尺寸、 一定灵敏度的磁传感器为基准, 计算出灵敏度
需求曲线后, 可以根据曲线判断不同磁传感器的性能
图13 不同尺寸磁传感器涡流检测模拟结果
差异, 该方法可以用于优化新型涡流传感器的设计。
参考文献:

[ 1 ] 任吉林, 林俊明, 徐可北. 涡流检测[ M ] . 北京: 机械工
业出版社, 2013.

[ 2 ] XIESJ , TIAN M M , XIAO P , etal.A h y brid

nondestructivetestin gmethodof p ulsededd y current

testin g and electroma g netic acoustic transducer

techni q uesforsimultaneoussurfaceandvolumetric

图14 涡流磁场幅度 - 测量中心到样品距离曲线 defectsins p ection [ J ] .NDT & EInternational , 2017 ,
以及灵敏度需求曲线 86 : 153-163.

[ 3 ] 黄平捷, 吴昭同, 严仍春. 多层厚度电涡流检测阻抗模
降。右纵轴对应曲线表示随着距离的增加, 要达到

型仿真及验证[ J ] . 仪器仪表学报, 2004 ( 4 ): 57-60.
同等缺陷检测灵敏度, 磁传感器的灵敏度需求提高。
[ 4 ] 刘政豪, 朱康伟, 张玮, 等. 基于磁通门磁强计平行分量

可以看出, 磁灵敏度为0.4nT 的磁通门磁强计处于
法的深层涡流检测[ J ] . 无损检测, 2018 , 40 ( 9 ): 8-13.
曲线上方, 意味着其缺陷检测灵敏度不如上述小尺
[ 5 ] 刘政豪, 朱康伟, 张玮, 等. 基于磁通门磁强计的顺磁
寸磁传感器。反之, 如果相应尺寸传感器磁场灵敏
性金属深层缺陷涡流检测[ J ] . 无损检测, 2020 , 42
度位于曲线下方, 意味着其缺陷检测灵敏度优于上 ( 6 ): 1-6.
述小尺寸磁传感器。 [ 6 ] 王超, 王立玢, 丛正, 等. 缺陷方向对基于 GMR 的电
因此, 根据模拟结果, 在涡流检测中, 传感器 涡流缺陷检测的影响[ J ] . 传感器与微系统, 2016 , 35
尺寸的减小可以弥补磁灵敏度上的劣势, 二者的 ( 9 ): 20-22.

[ 7 ] VÉRTESYG , GASPARICSA , SZÖLLÖSYJ.Hi g h
关系可以用灵敏度需求曲线来描述。 TMR 、 GMR

等小尺寸磁传感器尺寸优势与高灵敏度优势叠 sensitivit y ma g neticfield sensor [ J ] .Sensorsand

ActuatorsA : Ph y sical , 2000 , 85 ( 1 / 2 / 3 ): 202-208.
加, 使其涡流检测性能大幅优于传统感应线圈涡
[ 8 ] FUJITA Y , SASADA I.Detection of flaws in
流检测仪的性能。
ferroma g netic sam p lesbasedonlowfre q uenc yedd y

4 结论 currentima g in g [ J ] .JournalofA pp liedPh y sics , 2003 ,
93 ( 10 ): 8277-8279.
通过数值模拟, 描述了磁通门磁强计平行分量 ( 下转第57页)
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2023年 第45卷 第4期
无损检测