Page 76 - 无损检测2025年第一期
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刘永生，等：
锆合金包壳氧化膜厚度涡流检测探头仿真优化与设计
2.2 氧化膜检测探头仿真结果分析
采用简化 2D涡流仿真模型分析厚度为 20~
100 μm （步进为20 μm）的氧化膜对涡流探头信号的
影响，探究氧化层厚度的检测机理，得到的不同频率
下涡流线圈归一化阻抗信号随氧化膜厚度变化的关
系曲线如图5所示。由图5可知，不同激励频率下，
线圈阻抗随着氧化膜厚度变化，虚部阻抗总大于1，
实部阻抗总小于0。从阻抗平面的分布上可以明显
区分氧化膜测量的激励频率。
图 2 燃料棒氧化膜实际检测示意
图 3 锆合金包壳管试件简化模型示意
图 5 涡流阻抗随氧化层厚度变化的关系曲线
提取检测20 μm厚氧化膜时，激励频率分别为
0. 3，0. 5，1，5，10 MHz时的氧化膜厚度检测曲线，
分析频率对氧化膜厚度检测灵敏度、线性度和测量
范围的影响，得到的不同频率下阻抗变化量的幅值
和相位结果如图6所示（1 rad约为57. 3°，下同）。由
图6可知，频率越高阻抗幅值的变化量越大；对于相
图 4 模型网格划分结果 位变化，随着频率增加相位的变化量逐渐减小。
图 6 不同激励频率下阻抗变化量的幅值和相位图
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测
