电磁超声和脉冲涡流组合检测方法研究及其实践

admin · 发表于 2022-9-2 15:55:58

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为实现装甲车铝合金底板的非接触无损检测，利用电磁超声和脉冲涡流非接触、无需耦合剂的特点，构建了电磁超声和脉冲涡流组合检测试验系统，研究了电磁超声和脉冲涡流组合检测方法及关键技术。首先，建立了电磁超声和脉冲涡流组合检测的二维有限元数值计算模型，计算了试样表面感应的涡流密度、静态偏置磁场强度和洛仑兹力的分布，以及激发横波声场的分布特性；分析了带表面裂纹的铝板中脉冲涡流密度变化特性；分析了传感器的参数变化与被测材料表面感应脉冲涡流密度的关系；确定了电磁超声和脉冲涡流组合检测传感器的优化参数。上述研究为后续检测方案的设计和检测结果的分析奠定了基础。然后，建立了电磁超声和脉冲涡流组合检测试验系统。对于系统中的电磁超声模块，设计了阻抗匹配器和前置放大器，结合回波信号的特性，应用相敏检波信号处理方法有效提高了接收信号的信噪比，可获取电磁超声通道的数据进行C扫描成像；对于系统中的脉冲涡流模块，与电磁超声共用激发模块，获取检测信号后，采用时域和频域或差分方法进行信号特征分析。该试验系统为后续装甲车底板检测方案的研究和验证提供了实验平台。在此基础上，针对电磁超声换能器和脉冲涡流传感器的特点，研究了不同线圈结构的组合传感器，利用该组合传感器可实现超声检测，还可实现脉冲涡流检测，且两种检测结果互不影响；研究了传感器的参数对性能的影响，对传感器的结构进行了优化；研究了不同激励方式下和材料电磁特性变化时电磁超声换能器的输出特性。最后，设计了装甲车铝合金底板的无损检测方案，利用电磁超声和脉冲涡流组合检测试验系统和传感器对该方案进行了验证，利用数据融合算法将检测结果进行融合，提高了检测结果的完整性和可靠性。研究工作表明，通过电磁超声和脉冲涡流组合传感器的优化设计有效提高了其灵敏度和检测信号的信噪比；组合传感器有利于充分利用硬件资源，直接获取关注的信号进行数据融合，达到检测结果互补和相互验证的效果；采用电磁超声和脉冲涡流组合检测方法，可实现装甲车铝合金底板的非接触检测，相对采用单种方法可提高检测速度及检测结果的可靠性及完整性，在电磁无损检测中极具应用前景。

电磁超声和脉冲涡流组合检测方法研究及其实践

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