Page 94 - 无损检测2023年第九期

任延钊, 等:

双层异质金属构件界面损伤的暂态涡流定量检测

表1 暂态涡流检测二维有限元仿真模型参数
几何参数 值 / mm 电磁参数 值

400.0 34.0MS / m
线夹长度b 1 铝电导率σ 1

20.0 59.0MS / m
线圈长度b 2 铜电导率σ 2
铝磁导率
线夹厚度h 1 6.0 μ 1 1
铜磁导率
铜层厚度h 2 0.6 μ 2 1
线圈厚度h 3 0.2 - -

图4 3种情况下探头输出的检测信号计算结果
由图4可知, 当探头位于线夹无缺陷处时, 检
测信号幅值最小, 这是由于该情况下线夹内部感
应出的涡流激发磁场最大且与线圈磁场方向相
反, 造成总磁场( 线圈磁场与涡流激发磁场的叠
加) 的最大削弱。当探头位于缺陷中心处时, 检测
信号介于空气中及无缺陷处信号的中间, 虽然涡
图3 检测探头的激励信号
流激发磁场造成总磁场的下降, 但缺陷的存在扰
1.2 仿真结果分析及讨论 动了涡流的分布及强度, 进而减弱了涡流激发磁
仿真中, 首先将检测探头设置于缺陷中心处 场。相比前两种情况, 基准信号的幅值最强, 这是

( x=0mm ), 计算获取该位置处探头输出的磁场x 因为当探头放置于空气中时, 总磁场即为线圈磁
)。随后, 将检测探头分别设置于
分量检测信号( B x 场, 未被涡流激发磁场削弱。由上述分析可知, 缺
无缺陷区域处( x=-40mm ) 和空气中( 无被测线 陷信息主要集中反映在涡流激发磁场中, 因此, 在

夹情况), 仿真计算两种情况下的检测信号, 同时, 将 接下来的信号处理中, 将所拾取的检测信号与基
空气中探头的输出信号作为基准信号。通过对比 ), 对比不
准信号做差分处理, 获得差分信号( Δ B x
3种情况下的磁场信号, 以研究检测信号对缺陷的 同缺陷尺寸下的差分信号, 进一步研究差分信号
响应特性。 3种情况下探头输出的检测信号计算结 对缺陷尺寸参数的响应特性。不同缺陷深度和宽

果如图4所示。 度下的差分信号如图5所示。

图5 不同缺陷深度和宽度对应的差分信号( 仿真)
由图5可知, 当缺陷宽度一定时, 差分信号峰值 缺陷四周; 而当缺陷宽度大于探头尺寸时, 涡流集中

( Peakvalue , PV ) 随缺陷深度的增加而减小, 这是由 分布于缺陷底部, 相较前种情况, 此时涡流密度更
于当缺陷深度增加时, 线夹内部的感应涡流进一步 高, 涡流激发磁场强度更大。由以上分析可知, 差分
减弱, 导致涡流激发磁场减小; 与之相比, 当缺陷深 信号峰值可以有效反映缺陷尺寸参数信息, 因此将
度一定时, 差分信号峰值随缺陷宽度的增加而增大, 其作为检测信号特征用于线夹焊接界面金属层减薄
这是因为当缺陷宽度小于探头尺寸时, 涡流分布于 缺陷的成像及缺陷尺寸参数的量化评估。
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2023年 第45卷 第9期
无损检测