武美先,张东利,王闯龙

(1.北方民族大学化学与化学工程学院,银川 750021;2.国家民委化工技术基础重点实验室,银川 750021;3.北方民族大学机电工程学院,银川 750021;4.北方民族大学电气信息工程学院,银川 750021)

涡流检测技术作为一种重要的无损检测方法,以其速度快、非接触检测、对开口缺陷检测灵敏度高等优点,在机械、电子、汽车、航天等重要领域得到了广泛应用[1-6]。由于涡流的集肤效应限制,普通涡流探头很难检测到深裂纹或材料内部缺陷。尽管国内外学者提出了许多改进方法[7-14],但问题仍未得到彻底解决。根据涡流渗透公式,采用低频激励可以提高渗透深度,但频率过低会导致扫查速度过低以及分辨率不高等问题。Mottl发现涡流密度不仅取决于激励频率,还取决于线圈尺寸等其他因素[15]。为了优化深裂纹检测探头的结构参数,本文讨论了带磁芯涡流探头各参数对涡流渗透深度的影响,可为深层缺陷涡流探头的优化设计提供理论指导。

1 数值计算模型

为了分析探头参数对涡流渗透深度的影响,本文采用ANSYS软件对涡流场问题进行了数值仿真。研究了激励线圈参数,包括激励频率、线圈半径、高度、宽度、检测线圈位置和磁芯材料等对渗透深度的影响。计算完成后,从结果中提取出沿材料深度的涡流密度,以材料表面涡流密度为基准,进行归一化处理,来分析涡流的渗透深度大小。

由于研究的是激励线圈在试件中所感应的涡流的渗透问题,因此只对激励线圈和试件进行了建模。……