Page 62 - 无损检测2024年第九期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240036

孔周裂纹的柔性阵列旋转涡流检测

杨懿帆 1， 2， 3 ，陈洪恩 1， 2， 3 ，乔 亮 1， 2， 3 ，王 鑫 1， 2， 3 ，陈振茂 1， 2， 3
（1. 西安交通大学 航天航空学院，西安 710049；2. 复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室，

西安 710049；3. 陕西省无损检测与结构完整性评价工程技术研究中心，西安 710049）

摘 要：针对具有复杂型面的涡轮叶片微小气膜孔周裂纹检测问题，设计制作了新型旋转涡流柔
性阵列检测探头，搭建了调幅旋转涡流阵列检测系统，并提出了基于阵列调幅旋转涡流检测信号相位
信息的缺陷识别方法。所设计的新型旋转涡流柔性阵列检测探头激励部分采用双层并联电路线圈构
型，并使用柔性电路板设计制作，该构型可形成均匀涡流场并减小线圈面积，便于实现检测探头的柔
性化和小型化。基于阵列调幅旋转涡流检测信号建立阵列气膜孔的李萨如和极坐标分析图，利用李
萨如分析图中的相位信息和极坐标分析图中的幅值信息判断孔周内壁裂纹的信息。通过数值计算和
试验，验证了所提出的新型旋转涡流柔性阵列检测探头和孔周背面裂纹识别方法的有效性。
关键词：柔性阵列调幅旋转涡流；涡轮叶片检测；气膜孔周背面裂纹
中图分类号：TM154；TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)09-0028-08

Flexible array rotating eddy current detection for cracks at edge of holes

YANG Yifan 1,2,3 , CHEN Hongen 1,2,3 , QIAO Liang 1,2,3 , WANG Xin 1,2,3 , CHEN Zhenmao 1,2,3

（1. School of Aerospace Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China;
2. State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, Xi’an 710049, China;
3. Shaanxi Engineering Research Centre of NDT and Structural Integrity Evaluation, Xi’an 710049, China）

Abstract: In order to solve the detection problem of crack at the edge of tiny cooling holes in turbine blades with complex
profiles, a novel flexible array rotating eddy current probe was designed and fabricated in this paper. A modulated rotating
eddy current array detection system was built, and a defect identification method based on the phase information of the array
modulated rotating eddy current detection signal was proposed. The excitation part of the novel flexible array rotating eddy
current probe adopted double-layer parallel circuit coil configuration and was designed and fabricated using flexible circuit board
printing technology. This configuration can create a uniform eddy current field and reduce the coil area, facilitating the flexibility
and miniaturization of the detection probe. Based on the array modulation rotating eddy current detection signal, a Lissajous and
polar coordinate analysis diagram of the array cooling holes was established to judge the information of inner wall cracks at the
edge of cooling hole based on the phase information in the Lissajous analysis diagram and the amplitude information in the polar
coordinate analysis diagram. The effectiveness of the proposed novel flexible array rotating eddy current probe and the defect
identification method for inner wall cracks was validated through numerical calculations and experiments.
Key words: flexible array amplitude modulation rotating eddy current; turbine blade detection; back crack at edge of
cooling hole

收稿日期：2024-01-24 气膜冷却孔在航空发动机涡轮叶片的冷却技术
基金项目： 国家科技重大专项（2019-VII-0019-0161） 中十分重要。冷却空气通过气膜冷却孔在涡轮叶片
作者简介：杨懿帆（1998—），男，硕士研究生，研究方向为电磁
表面形成一层冷却气膜，从而避免涡轮叶片与高温燃
无损检测技术应用，yyifan@stu.xjtu.edu.cn
气的直接接触，达到保护涡轮叶片的目的 [1-2] ，其实物
通信作者：陈振茂（1964—），男，教授、博士研究生导师，主要研
如图1所示。受限于目前的加工技术，气膜冷却孔在
究方向为电磁无损检测理论、技术及其在核电/特种设备/航天航空
等关键结构中的应用，chenzm@mail.xjtu.edu.cn 加工制造环节容易出现加工损伤，产生孔周裂纹，裂
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测