铁磁材料脉冲涡流检测实验曲线的理论逼近与信号分析

1144766066 · 发表于 2022-5-8 19:12:45

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带包覆层的管道、容器等由于长期使用会产生壁厚腐蚀减薄等缺陷，当壁厚减薄达到一定程度时，可能会失效从而导致巨大的经济损失和人员伤亡事故。脉冲涡流（Pulsed Eddy Current，简称PEC）检测作为一种新型而有效的无损检测技术，近年来得到了迅速发展，被越来越广泛地用于金属材料检测。脉冲涡流具有信号穿透能力强、非接触以及简便且精确度高等优点。依据电磁感应原理，利用探头检测响应信号，响应信号包含被测试件厚度、结构、缺陷等信息。通过对响应信号的分析，提取其中与试件参数有关的特征量，达到非接触、不间断生产而获知试件参数的目的，实现试件的无损检测。现阶段，国外己研制出基于脉冲涡流技术的导体腐蚀厚度检测设备，却因为技术垄断而设备价格极为昂贵，针对上述情况并结合我国工业设备检测日益增加的需求量，自主开发脉冲涡流检测设备势在必行。本文通过查阅国内外文献和相关研究成果，先探究了国外脉冲涡流测厚仪的原理和信号处理方法。通过研究脉冲场在导体中的扩散规律，给出导体中磁场扩散深度随时间变化的表达式，并说明了它与时谐场中透入深度表达式的区别。在此基础上选择感应电压作为响应对象，从麦克斯韦方程组出发，通过拉氏变换和反变换法求解了感应电压的时域表达式。重点分析了感应电压与试件厚度之间的解析关系，并根据感应电压大动态范围的特点，将其转换到双对数坐标系下，为响应信号特征量的解释提供了依据。将所得表达式与国外脉冲涡流测厚仪的原理进行了对比，指出各自特点，为自主开发检测设备提供理论支持。最后选择脉冲电流作为激励，以平板导体为例，针对不同厚度的试件进行了实验，所得电压曲线变化特征与理论分析的变化规律相同。

铁磁材料脉冲涡流检测实验曲线的理论逼近与信号分析

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