Page 95 - 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

为进一步探究差分信号峰值对缺陷尺寸的响应
特性, 在仿真中, 针对各缺陷尺寸参数情况, 模拟探
头扫略缺陷过程并绘制扫查曲线, 即差分信号峰值
探头位置曲线。综合考虑线圈尺寸以及涡流影响范

围, 选取扫查范围 -40mm≤ x≤40 mm , 步长为

0.5mm , 扫查 曲 线 的 坐 标 原 点 位 于 缺 陷 中 心 处

( x=0mm )。仿真计算所得各缺陷尺寸参数下对
应的扫查仿真曲线如图6所示。

图7 信号特征对缺陷尺寸的响应仿真曲线

陷的扰动更强, 谷值和缺陷深度间具有强关联性。
2 试验与结果讨论

2.1 试验系统及检测探头
图6 各缺陷尺寸参数对应的扫查仿真曲线 在仿真分析的基础上, 搭建了双层异质金属构
由图6可知, 探头在扫略缺陷边缘处时, 扫查曲 件暂态涡流检测试验平台( 见图8 )。该试验平台主
线均会出现先升后降再升的走势。首先, 针对缺陷 要包括探头、 信号发生器、 功率放大器、 滤波器、 示波
宽度的定量, 缺陷区域的扫查曲线与无缺陷区域对 器、 采集卡和x y 双轴运动平台等装置。信号发生
应 PV 值的交点和缺陷宽度具有强关联性, 利用该 器产生基频为100Hz 、 最大幅值为0.5A 的方波激

交点处x 坐标可对缺陷宽度进行评估, 所得曲线如 励信号, 该信号经功率放大器( 增益 10dB ) 放大后

图7 ( a ) 所示, 可得出缺陷宽度评估的最大相对误差 输入探头激发入射磁场。同时, 探头输出的磁场信
为8% 。再取扫查曲线谷值为特征值进行分析, 结 号经由滤波器( 增益50dB 、 截止频率10Hz ) 处理后

果如图7 ( b ) 所示, 可见, 随着缺陷深度的增加, 谷值 输入数据采集卡和电脑以进行数据存储、 信号处理
距无缺陷区域对应的 PV 值更远, 说明涡流受到缺 及显示。

图8 双层异质金属构件暂态涡流检测试验系统
为更有效地对缺陷实施可视化定量评估, 设计 区域激 发 单 向 均 匀 的 入 射 磁 场; 磁 场 传 感 器 为
了双层异质金属构件缺陷暂态涡流检测专用探头, TMR2701隧道 磁 阻 传 感 器, 用 于 拾 取 检 测 信 号
该探头主要由平面电流线圈、 磁场传感器和骨架构 B x ; 探头骨架由树脂材料经3D 打印制成。除骨架
成, 其中, 平面电流线圈采用双层盘式、 两边翼折叠 外, 线圈和磁场传感器均集成于柔性印制电路板

90° 的构型[ 见图 1 ( b )], 以保证线圈平面电流激励 ( Flexible p rintedcircuit , FPC ) 上。试验中, 探头底
7
5
2023年 第45卷 第9期
无损检测