Page 37 - 无损检测2023年第十期

苏冰洁, 等:

金属构件缺陷的脉冲涡流近 - 远场复合定量检测

图1 脉冲涡流近 - 远场复合检测探头结构及原理示意
抑制作用相当, 如未对磁场直接耦合分量加以约束, 磁感应强度。
分布于板件背面的磁场间接耦合分量远小于板件表 鉴于所提探头结构具有轴对称特性, 在圆柱坐
面的磁场直接耦合分量, 远场检测无法实现。 标系下, 式( 1 ) 可进一步写为
鉴于此, 为有效实现所提探头对金属板件的脉
(,) ]
(,)
S= E φ [ B z rze r -B r rze z ( 2 )
冲远场涡流检测, 在激励线圈外部加装屏蔽罩, 该屏 μ 0
蔽罩由磁屏蔽和电屏蔽结构两部分构成。磁屏蔽的 式中: e r 和 e z 分别为圆柱坐标系中 r 方向和 z 方向
作用是将线圈磁场约束在激励线圈周围, 限制磁场 的单位矢量; B z r z ) 为磁感应强度z 方向分量;
(,
能流经板件表面空气域传播后直接被远场传感器拾 B r rz 为磁感应强度r 方向的分量; E φ 为电场强
(,)
取, 与此同时, 磁屏蔽材料可有效增强磁场强度。电 度 φ 分量, 在圆柱坐标系中, E r=0 , E z=0 。
屏蔽结构嵌套于磁屏蔽结构内, 目的是进一步抑制 在后续仿真中, 将利用式( 2 ) 计算得到的坡印廷
磁场直接耦合分量的传播。磁屏蔽和电屏蔽“ 双管 矢量及其分布, 对所提探头对应的磁场直接耦合分
齐下” 抑制磁场直接耦合分量, 通过增强间接耦合分 量和间接耦合分量进行分析, 确定脉冲涡流近 - 远场
量二次穿透金属板件形成远场效应, 在远场传感器 复合定量检测所涉及的近场检测区和远场检测区。
放置域内形成远场域, 从而实现脉冲远场涡流检测。 2 金属板件的脉冲涡流近 - 远场检测仿真
针对所提复合检测方法及探头, 为探明磁场直
接耦合分量和间接耦合分量的分布区域, 基于相关 2.1 仿真模型设置及坡印廷矢量分布
研究 [ 16 ] , 在仿真分析中, 引入表征电磁场瞬时功率 针对所提复合检测探头, 基于自主开发的电磁
[ 18-19 ]
密度的坡印廷矢量S [ 17 ] , 其定义式为 场快速有限元仿真程序 , 建立脉冲涡流近 - 远场
1 复合检测金属板件的二维轴对称有限元仿真模型,
S= ( E ×B ) ( 1 ) 并对其相关场量进行分析。脉冲涡流近 - 远场复合
μ 0
式中: 为真空磁导率; E 和B 分别为电场强度和 检测的二维轴对称模型如图2所示, 模型包括复合
μ 0

图2 脉冲涡流近 - 远场复合检测的二维轴对称模型

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2023年 第45卷 第10期
无损检测