Page 93 - 无损检测2024年第十一期

陈 军，等：

装甲车诱导轮涡流检测阵列探头设计仿真与试验分析

表5 不同频率下诱导轮涡流信号的相位
相位/（°）
激励频率/ kHz
缺陷信号 干扰信号 相位差
100 −27.38 −34.19 6.81
200 9.15 −15.22 24.37
300 40.29 14.54 25.75
400 69.33 51.52 17.81
表6 不同频率下诱导轮涡流信号的幅值

幅值/mV
激励频率/ kHz
缺陷信号 干扰信号 信噪比
100 378.38 94.30 4.01
200 936.92 152.35 6.15
300 1 155.06 223.14 5.18 图 14 两种探头缺陷深度与信号幅值的关系曲线
400 1 900.53 591.43 3.21
通过表5，6可以看出，使用不同频率检测,得到
的涡流信号幅值与相位存在一定差异，随着频率的
增加，干扰信号与缺陷信号的幅值都会增加，频率
为400 kHz时缺陷信号幅值最大，但干扰信号幅值
也大，而100 kHz时干扰信号幅值小，但缺陷信号幅
值也小，所以这两个频率下的信噪比低。综合看来,
200 kHz时信噪比最好，相位差也比较大，有利于区
分缺陷信号和干扰信号。
3.3 应用验证
为确定涡流阵列探头对裂纹的检出效果，
在探头上贴上多层特氟龙胶带模拟保护漆层， 图 15 带漆诱导轮的检测验证结果
对裂纹长度为 5 mm，宽度为 0. 14 mm，深度为 采样点数与加强筋长度比值来确定的，后续可以根
0. 2~2. 0 mm 的对比试块进行检测，激励频率为 据摄像头的实时位置来进行精准定位成像。根据检
200 kHz，阵列探头与点式探头缺陷深度与信号幅 测结果可以确定诱导轮保护漆下加强筋的位置存在
值的关系曲线如图 14 所示。由图 14 可知，阵列探 表面开口裂纹。为核实检测结果，使用工业CT进行
头不仅缺陷信号幅值明显高于点式探头的，平均 验证，裂纹出现在图15中标注位置，缺陷尺寸（长×
提高约 30%，而且随着缺陷深度增加，阵列探头信 宽×深）为 3. 6 mm×0. 1 mm×0. 24 mm，说明试
号幅值也呈线性增加趋势，而点式探头在缺陷深 验所采用的阵列涡流检测方法可以实现对诱导轮带
度大于 1. 2 mm 后信号幅值增加不明显，说明阵列 漆下表面裂纹的检出。
探头可以检出更深层的缺陷。
4 结论
使用涡流阵列探头对实际诱导轮进行检测应用
验证，由于点式探头对检测人员的操作要求高，并 （1）基于涡流密度的仿真模拟，确定阵列探
且容易受探头提离或者倾斜的干扰，检测效率较低， 头采用矩形线圈，根据诱导轮实际检测场景，确
对诱导轮的10条加强筋进行涡流检测，使用点式探 定线圈的最佳参数为L=4. 8 mm， W=1. 6 mm，
头所需要的时间约为20 min，使用涡流阵列探头所 E=0. 45 mm， H=2 mm，匝数为350匝。
需要的时间大概为3 min，检测效率提升了约85%， （2）通过仿真结合试验的方式进行工艺参数分
同时点式探头也存在信号幅值低、解释性差等问题。 析，在兼顾检测灵敏度、缺陷深度分辨率以及缺陷
涡流阵列探头的检测结果如图15所示，图中包含检 信号和干扰信号的相位差条件下，确定最佳频率为
测出的缺陷涡流阻抗图以及缺陷位置的C扫描图像， 200 kHz。
由于手动扫查的速度不稳定，目前缺陷位置是通过 （3）使用两种探头在诱导轮上进行对比验证，
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2024 年 第 46 卷 第 11 期
无损检测