Page 60 - 无损检测2024年第五期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202405005

基于刀片式激励线圈旋转的脉冲涡流探头

肖逸儒 , 徐启振 , 段兆祺 , 迟 林 , 康宜华 1
1
1
2
1
( 1. 华中科技大学 机械科学与工程学院, 武汉 430074 ; 2. 长庆钻井总公司装备公司, 西安 710018 )

摘 要: 脉冲涡流检测裂纹时, 微裂纹在感应涡流中产生的扰动微弱, 检测信号的信噪比低;
另一方面, 单向扫查下的常规脉冲涡流探头难以获得多向裂纹检测的最大灵敏度和判断裂纹方向。
提出一种采用机电旋转脉冲涡流激励线圈的检测方法, 实现了多方向微裂纹的高灵敏度检测。刀
片式激励线圈具有明显的聚磁性与方向性, 机电旋转激励线圈后可以获得不同转角下的接收信号,
将该接收信号与基准信号进行差分, 提取出微小的峰值变化量, 得到角度与峰值变化量之间的图
谱。试验验证与测试结果表明: 基于刀片式激励线圈在空心接收线圈内旋转的脉冲涡流探头不仅
具有亚毫米级裂纹深度区分的检测能力, 且能有效分辨裂纹方向, 误差为±5° 。

关键词: 脉冲涡流; 多向裂纹检测; 刀片式线圈; 旋转探头

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2024 ) 05-0022-06

Pulsededd y current p robebasedonrotatin g blade-sha p edexcitationcoils

1
1
1
XIAOYiru , XUQ izhen , DUANZhao q i , CHILin , KANGY ihua 1
2

( 1.SchoolofMechanicalScienceandEn g ineerin g , Huazhon gUniversit y ofScienceandTechnolo gy ,

Wuhan430074 , China ; 2.Chan gq in gGeneralDrillin gCom p an y , Xi ’ an710018 , China )

Abstract : Whenusin gp ulsededd y currentforcrackdetection , thedisturbances g eneratedb ymicrocracksinthe

inducededd y currentsareweak , resultin g inalowsi g nal-to-noiseratiointhedetectionsi g nal.Ontheother hand ,

whenscannin g cracksinmulti p ledirectionswithaconventional p ulsededd y current p robe , itisdifficulttoachieve

maximumsensitivit yanddeterminethecrackorientation.Thisp a p erp ro p osedadetection method usin ga

mechatronicrotatin gp ulseedd y current p robe , whichachievedhi g h-sensitivit ydetectionofmicrocracksinmulti p le

directions.Theblade-sha p edexcitationcoilexhibitedsi g nificant ma g netization and directionalit y .Afterthe

mechatronichi g h-s p eedrotationoftheexcitationcoil , detectionandreceivin gsi g nalswereobtainedatdifferent

an g les.Thesereceivedsi g nalswerethendifferentiall ycom p ared withareferencesi g naltoextractsmallp eak

variations , creatin g ama p oftherelationshi pbetweenan g le p ositionandp eakvariation.Theresultsofex p eriment

ve rificationandtestin g indicatedthatthep robebasedontheblade-sha p edexcitationcoilrotatin gwithinahollow

receivin g coilnotonl yhadtheca p abilit ytodistin g uishcrackde p thsatthesub-millimeterlevelbutalsocan

determinetheorientationofcrackswithanerrorof±5°.

Ke ywords : p ulsededd y current ; multi-directionalcrackdetection ; blade-sha p edcoil ; rotatin gp robe
钢板广泛应用于国民经济的各个领域, 是机械、 中不可或缺的工业原材料 [ 1 ] 。生产过程中的残余应
化工、 桥梁、 建筑、 船舶与车辆制造以及航天等领域 力与使用过程中的疲劳会导致钢板表面形成各类型
缺陷 [ 2 ] 。涡流检测广泛应用于石化、 航天等行业的
收稿日期: 2023-10-19 表面缺陷检测, 然而自然裂纹常以复杂形式存在, 裂
基金项目: 国家自然科学基金项目( 52130504 )
纹扰动涡流产生的磁通量密度会叠加在一起, 而难
作者简介: 肖逸儒( 2000- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为脉
以准确评估 [ 3 ] ; 同时, 一些涡流检测探头对裂纹方向
冲涡流无损检测, m202270496@hust.edu.cn
通信作者: 康宜华( 1965- ), 男, 博士, 教授, 主要研究方向为无 不敏感 [ 4 ] 。因此, 提升裂纹检测精度, 检测裂纹方向
是涡流检测发展的难点 [ 5 ] 。脉冲涡流检测是一种基
损检测新技术和数字化无损检测装备, y ihuakan g @hust.edu.cn
2
2
2024年 第46卷 第5期
无损检测