趙本勇，宋凱，寧寧，黃華斌，張麗攀，*

1. 南昌航空大學(xué) 無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室，南昌 330063 2. 中國飛機強度研究所，西安 710065

飛機制造材料以高強度的鋁合金為主，由于鋁合金焊接性能差，焊接環(huán)境要求高，而鉚接具有良好的機械性能、較強的使用環(huán)境等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用在飛機制造中，據(jù)統(tǒng)計飛機機身70%的結(jié)構(gòu)件采用鉚接、螺栓連接的形式[1-2]。飛機在執(zhí)行飛行任務(wù)時，機身經(jīng)歷增壓與減壓過程，鉚接結(jié)構(gòu)部位會產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中[3-4]。由機體疲勞失效造成的飛機事故當(dāng)中，有近80%的疲勞裂紋產(chǎn)生于構(gòu)件鉚釘孔區(qū)域，及時發(fā)現(xiàn)裂紋并對其定量評價，對提高飛機結(jié)構(gòu)性能、預(yù)防飛機關(guān)鍵構(gòu)件的斷裂故障和防止重大惡性事故的發(fā)生具有重要意義[5-6]。近年來，研究學(xué)者針對鉚接構(gòu)件進行了各種無損檢測方面研究，康建中等[7]針對某型飛機發(fā)生多起鉚釘脫落打壞發(fā)動機故障問題，采用常規(guī)超聲檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)鉚釘內(nèi)部故障缺陷，但存在多種不同情況波形類似的不足，使得缺陷的判斷較為復(fù)雜。彭智偉等[8]開展了螺接結(jié)構(gòu)孔邊裂紋的超聲原位檢測試驗研究，設(shè)計了縱波斜探頭和對比試塊，發(fā)現(xiàn)裂紋走向和有效寬度對超聲波信號有較大影響。田云飛和曹宗杰[9]將紅外檢測技術(shù)應(yīng)用到飛機蒙皮搭接結(jié)構(gòu)的檢測，利用溫度場的異常來識別搭接構(gòu)件內(nèi)部缺陷，但需要較強的激勵熱源。徐矛等[10]采用低頻渦流檢測技術(shù)對飛機蒙皮鉚釘孔進行檢測，發(fā)現(xiàn)了在機身A框外蒙皮鉚釘孔邊出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，但對于多層金屬鉚接構(gòu)件的隱藏缺陷，其埋藏深度超出了低頻渦流檢測的探測范圍，使其難以被檢出。盡管研究者們已經(jīng)開展了相關(guān)的試驗與檢測工作，但對多層金屬鉚接構(gòu)件隱藏缺陷的檢測還是無能為力。

遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)是渦流檢測的一個新興的分支，突破了集膚效應(yīng)限制，可穿透較大厚度的被測試件，因此在解決多層鉚接構(gòu)件隱藏缺陷檢測的問題具有獨特的優(yōu)勢。Schmidt[11]詳細(xì)闡明了遠(yuǎn)場渦流效應(yīng)的機理，提出電磁場二次穿透理論并解釋了遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象。Kobayashi等[12]使用鐵氧體和鐵-鎳合金作為能量增強和導(dǎo)引模塊，顯著提高檢測靈敏度。曲民興和周連文[13-14]利用二維仿真技術(shù)驗證了板類結(jié)構(gòu)件遠(yuǎn)場渦流技術(shù)的可行性，在板類結(jié)構(gòu)件遠(yuǎn)場渦流檢測機理、電磁仿真計算及平面遠(yuǎn)場渦流探頭改進方面取得了一些顯著的成果。Kasai等[15-16]采用遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)對鐵磁性儲油罐底板背面局部腐蝕進行了檢測，對比了有/無U型鐵氧體鐵芯探頭的檢測能力，證實了類似于管式試樣的平面遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象。胥俊敏等[17-19]設(shè)計磁場聚集和磁場抑制模塊在鉚接結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)遠(yuǎn)場渦流效應(yīng)，仿真模型優(yōu)化了磁路材料組成。Sun等[20-22]將遠(yuǎn)場渦流技術(shù)應(yīng)用于飛機多層平板結(jié)構(gòu)的檢測中，成功檢測出飛機裂紋及腐蝕坑等缺陷。然而，由于飛機多層鉚接件中鉚釘非常密集，鉚釘之間距離短，這些文獻(xiàn)中很少對多層金屬鉚接件鉚釘孔沿邊裂紋進行研究，并且探頭過長，不利于鉚釘孔沿邊隱藏裂紋的檢測。

本文以飛機多層鉚接件為研究對象，建立了多層金屬鉚接構(gòu)件三維有限元模型，設(shè)計優(yōu)化了平面遠(yuǎn)場渦流探頭，縮小了探頭尺寸，使探頭尺寸滿足檢測條件，不受鉚釘排布干擾，研究了平面遠(yuǎn)場渦流探頭圍繞鉚釘旋轉(zhuǎn)掃查沿邊隱藏缺陷時檢測信號的變化，并通過試驗驗證了平面遠(yuǎn)場渦流探頭對飛機多層鉚接件隱藏缺陷檢測能力，得到了不同埋深缺陷同檢測信號特征量之間的關(guān)系，為飛機鉚接構(gòu)件工程檢測實踐奠定了理論基礎(chǔ)。

1 金屬鉚接結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)場渦流檢測機理

平面遠(yuǎn)場渦流探頭與管道遠(yuǎn)場渦流探頭不同，管道遠(yuǎn)場渦流探頭的激勵線圈和檢測線圈采取同軸方式放置在管道內(nèi)部，而平面遠(yuǎn)場渦流探頭激勵線圈和檢測線圈采用異軸方式放置在平面上，如圖1所示，平面遠(yuǎn)場渦流探頭的檢測線圈也是放置在遠(yuǎn)場區(qū)，這點與管道遠(yuǎn)場渦流探頭相似。

平面遠(yuǎn)場渦流檢測基于二次穿透原理，檢測線圈接收到兩次穿透鉚接件的磁場信號。采用平面遠(yuǎn)場渦流方法對多層金屬鉚接構(gòu)件進行檢測時，檢測線圈接收的信號主要來自構(gòu)件上方直接耦合通道的磁場和構(gòu)件內(nèi)部間接耦合通道的磁場，直接耦合通道的磁場中不含缺陷信息，只有間接耦合通道的磁場含有構(gòu)件內(nèi)部缺陷信息。在近場區(qū)，直接耦合磁場強于間接耦合磁場，直接耦合磁場起主導(dǎo)作用，在此區(qū)，表現(xiàn)出常規(guī)渦流現(xiàn)象，因受集膚效應(yīng)，只能檢測構(gòu)件表面缺陷，無法檢測深層缺陷；在過渡區(qū)，直接耦合磁場和間接耦合磁場衰減都比較快，磁場極不穩(wěn)定；在遠(yuǎn)場區(qū)，由于磁場在空氣的衰減速度大于在導(dǎo)體的速度，且直接耦合通道的磁場還受到屏蔽層的阻礙作用，間接耦合磁場逐漸成為主導(dǎo)作用，表現(xiàn)出遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象，間接耦合通道磁場攜帶構(gòu)件缺陷信息，此時，不僅能夠檢測多層鉚接結(jié)構(gòu)表面缺陷，還能檢測內(nèi)部缺陷。

遠(yuǎn)場渦流的控制方程可以根據(jù)麥克斯韋方程組推導(dǎo)得出：

圖1 平面遠(yuǎn)場渦流檢測原理Fig.1 Planar remote field eddy current detection principle

(1)

式中：A為磁矢量勢；Js為電流密度；μ為介電常數(shù)；σ為磁導(dǎo)率；t為時間。假設(shè)激勵為正弦穩(wěn)態(tài)，線圈、磁路、屏蔽層為軸對稱結(jié)構(gòu)，在圓柱坐標(biāo)系下控制方程為

jωσA+Js=0

(2)

式中：j為虛軸；ω為角頻率；r、z為圓柱坐標(biāo)系的基向量。將Galerkin加權(quán)余量法應(yīng)用于式(2)，得到基本矩陣方程：

(S+jC){A}={Q}

(3)

式(3)中每個矩陣的元素可以表示為

(4)

(5)

(6)

式中：Ni、Nj為有限元單元中每個節(jié)點處的形函數(shù)；Ωe為有限元單元空間。將式(4)、式(5)、式(6)代入式(3)，可得出各節(jié)點處的磁矢量勢A，由磁矢量勢進一步推導(dǎo)出檢測線圈上的感應(yīng)電壓為

(7)

式中：Ac為磁矢量中心值；rc為線圈中心徑向距離。

通過建立有限元模型，利用有限元仿真軟件可以求解式(7)，從而獲得檢測線圈的感應(yīng)電壓。

2 多層鉚接件遠(yuǎn)場渦流探頭優(yōu)化設(shè)計

2.1 建立多層金屬鉚接件遠(yuǎn)場渦流仿真模型

采用有限元仿真軟件ANSYS進行仿真，建立了三維模型，模型剖面圖如圖2所示，模型中每層鋁合金平板長為300 mm，寬為300 mm，厚度為3 mm，鉚接結(jié)構(gòu)總厚度為12 mm，沉頭鉚釘直徑為3 mm，激勵線圈高度為4 mm，匝數(shù)為800匝，檢測線圈為矩形線圈，矩形線圈內(nèi)長為4 mm，內(nèi)寬為2 mm，壁厚為3 mm，高度為3 mm，匝數(shù)為1 000匝，激勵頻率為500 Hz、電流為100 mA，模型材料屬性參數(shù)見表1。

圖2 三維仿真模型圖Fig.2 3D simulation model

表1 材料屬性設(shè)置
Table 1 Material property setting

MaterialConductivityRelative permeabilityRiveting structure3.45×1061Magnetic circuit1.2×10-510 000Aluminum shield3.45×1061Copper shield2.25×1061

網(wǎng)格劃分決定了求解精度和計算時間，通常磁場變化快的區(qū)域劃分密集，變化慢的區(qū)域劃分稀疏，如圖3所示，過渡尺寸比例控制在1/3，整個模型外層包有空氣層，有限元離散化后空氣層外邊界施加平行邊界條件，求解后通過后處理獲得直接耦合區(qū)和間接耦合區(qū)的電磁場分布和變化規(guī)律。

圖3 模型網(wǎng)格劃分Fig.3 Model meshing

2.2 激勵線圈內(nèi)徑優(yōu)化

平面遠(yuǎn)場渦流的檢測深度與激勵線圈的尺寸有著直接的聯(lián)系，為了能夠檢測到多層金屬鉚接構(gòu)件的深層缺陷，首先對激勵線圈的內(nèi)徑進行優(yōu)化。在模型中，將激勵線圈的內(nèi)徑分別設(shè)為3.5、4.5、5.5 mm和6.5 mm，線圈壁厚為1 mm，高度為4 mm，匝數(shù)為800匝，激勵頻率為500 Hz，激勵電流為100 mA。通過ANSYS后處理模塊，得到多層鉚接結(jié)構(gòu)內(nèi)部磁場強度云圖，如圖4所示。從圖中看出，激勵線圈內(nèi)徑為3.5 mm和4.5 mm，其感生的磁場沒有完全穿透12 mm的多層鉚接結(jié)構(gòu)，而內(nèi)徑為5.5 mm和6.5 mm的激勵線圈感生的磁場完全穿透了多層鉚接結(jié)構(gòu)。

圖4 磁場強度云圖Fig.4 Magnetic field intensity ccloud

沿著激勵線圈軸向方向，提取激勵線圈正下方的磁場強度，結(jié)果如圖5所示。

圖5 激勵線圈內(nèi)徑與磁場強度關(guān)系Fig.5 Relationship between inner diameter of excitation coil and magnetic field strength

從圖5中可以看出，激勵線圈內(nèi)徑越大，其在多層鉚接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的磁場強度越強，在厚度2～12 mm范圍內(nèi)，磁場強度隨著鉚接厚度的增加而逐漸下降。但是，激勵線圈內(nèi)徑越大，必將導(dǎo)致探頭尺寸也相應(yīng)的增大，在實際檢測中，由于鉚釘分布較密集，可操作的空間有限，探頭過大，操作不便。在保證激勵線圈感生磁場能夠穿透多層鉚接結(jié)構(gòu)又能避免探頭過大，選擇內(nèi)徑5.5 mm的激勵線圈為后續(xù)繼續(xù)研究。

2.3 磁路結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了進一步提高多層鉚接結(jié)構(gòu)內(nèi)部磁場強度，采用給激勵線圈加裝磁路的方法能夠增強激勵磁場，由于激勵線圈是環(huán)柱形螺線管結(jié)構(gòu)，考慮到與磁路的配合性，因此選擇柱形、環(huán)形、杯形和罐形結(jié)構(gòu)錳鋅鐵氧體來研究對磁場引導(dǎo)效果。

保持激勵線圈尺寸不變，在模型中建立如圖6所示的不同結(jié)構(gòu)的錳鋅鐵氧體，因為模型中只含有激勵線圈、多層鉚接結(jié)構(gòu)以及磁路實體，未涉及相對運動，整個模型呈軸對稱，可以采用二維模型進行有限元分析，只計算軸對稱模型半個截面，仿真得到柱形、環(huán)形、杯形和罐形鐵氧體磁力線分布如圖7所示。

圖6 錳鋅鐵氧體結(jié)構(gòu)Fig.6 Mn-Zn ferrite structure

圖7 不同形狀錳鋅鐵氧體磁力線分布Fig.7 Magnetic field distribution for different shapes of Mn-Zn ferrite

從圖7看出，多層鉚接結(jié)構(gòu)上方的磁力線越來越稀疏，圖7(d)中，大量的磁力線被束縛在罐形鐵氧體內(nèi)部，只有少量的磁力線逃逸了鐵氧體，表明了罐形鐵氧體結(jié)構(gòu)能夠控制引導(dǎo)鉚接結(jié)構(gòu)上方的磁力線，減少磁力線向檢測線圈方向擴散。提取鉚接結(jié)構(gòu)內(nèi)部磁場強度，結(jié)果如圖8所示。從圖中看出，磁路為罐形鐵氧體時，磁場強度最大值為4 372.1 A/m，磁場強度是柱形錳鋅鐵氧體的1.85倍，而磁路為環(huán)形和杯形錳鋅鐵氧體時，磁場強度最大值比柱形錳鋅鐵氧體要低，分別下降了64.9%、5.1%，說明了罐形鐵氧體聚磁能力較強，而環(huán)形和杯形鐵氧體聚磁能力比柱形鐵氧體聚磁能力要差。這是因為，杯形鐵氧體和環(huán)形鐵氧體內(nèi)腔均為空氣，磁力線無法在空腔內(nèi)聚集，而且環(huán)形鐵氧體上部是開口，杯形鐵氧體上部是封閉的，杯形鐵氧體聚磁效果相比環(huán)形鐵氧體較好，但總體比柱形鐵氧體要差，罐形鐵氧體兼顧了杯形和柱形鐵氧體結(jié)構(gòu)，聚磁能力強。

圖8 鐵氧體結(jié)構(gòu)與軸向磁場強度關(guān)系Fig.8 Relationship between ferrite structure and axial magnetic field strength

2.4 屏蔽阻尼結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為縮短激勵線圈與檢測線圈之間的距離，分別采用鋁環(huán)+銅環(huán)和鋁罩+銅罩作為屏蔽阻尼，仿真提取鉚接結(jié)構(gòu)表面水平分量實部和虛部磁感應(yīng)強度數(shù)據(jù)，得到磁感應(yīng)強度幅值和相位響應(yīng)曲線，分別如圖9和圖10所示。

由圖9可知，不同屏蔽阻尼結(jié)構(gòu)下，幅值特性曲線總體趨勢一致，近場區(qū)磁場衰減劇烈，幅值迅速下降，過渡區(qū)幅值響應(yīng)曲線出現(xiàn)拐點，遠(yuǎn)場區(qū)幅值下降的比較緩慢，但采用鋁罩+銅罩組合結(jié)構(gòu)作為屏蔽阻尼，幅值信號在近場區(qū)下降速率較快，說明鋁罩+銅罩組合結(jié)構(gòu)對直接耦合通道磁場抑制較好。從圖10相位響應(yīng)曲線中可以看出，當(dāng)屏蔽阻尼為鋁環(huán)+銅環(huán)組合結(jié)構(gòu)時，其相位在距離激勵線圈中心13 mm發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，隨后迅速下降，距離激勵線圈中心40 mm后相位下降速度緩慢，當(dāng)屏蔽阻尼為鋁罩+銅罩組合結(jié)構(gòu)時，其相位在距離激勵線圈中心11 mm發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，離激勵線圈中心30 mm后相位下降速度緩慢，相比之下遠(yuǎn)場區(qū)提前了10 mm，因此采用鋁罩+銅罩組合結(jié)構(gòu)屏蔽阻尼能夠?qū)⑵矫孢h(yuǎn)場渦流探頭尺寸縮短。

圖9 幅值響應(yīng)曲線Fig.9 Amplitude corresponding curve

圖10 相位響應(yīng)曲線Fig.10 Phase corresponding curve

2.5 激勵頻率對平面遠(yuǎn)場渦流特性的影響

在探頭結(jié)構(gòu)進行仿真優(yōu)化后，還需對激勵頻率進行優(yōu)化選擇。模型中磁路為罐形錳鋅鐵氧體，屏蔽阻尼為鋁+銅組合屏蔽罩，激勵電流為100 mA，分別對100～1 000 Hz 范圍內(nèi)的激勵頻率進行仿真，提取多層鉚接結(jié)構(gòu)表面水平分量實部和虛部磁場強度，得到不同激勵頻率下的幅值相位特性曲線，結(jié)果如圖11所示。

從圖11(a)幅值特性曲線中可以看出，不同激勵頻率下，幅值特性曲線變化趨勢一致，距激勵線圈中心12 mm之前，都是先迅速下降，在12～16 mm時，出現(xiàn)拐點，此區(qū)域幅值下降速率迅速降低，16 mm之后，幅值緩慢下降，但隨著激勵頻率的增加，幅值下降速率越大，拐點越提前。

從圖11(b)相位特性曲線中可以看出，激勵頻率為100 Hz時，相位在距激勵線圈中心18 mm發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，而激勵頻率為1 kHz時，相位在距激勵線圈中心9 mm發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，激勵頻率越高，相位跳轉(zhuǎn)距離越短；在過渡區(qū)，隨著頻率的增加，相位下降越劇烈，遠(yuǎn)場區(qū)向激勵線圈移近，但隨著頻率的增加，遠(yuǎn)場區(qū)的信號幅值減小，這對信號的提取不利，考慮到這一因素，最后選擇激勵頻率為500 Hz。

圖11 不同頻率下平面遠(yuǎn)場渦流幅值相位特性曲線Fig.11 Plane remote field eddy current amplitude phase characteristic curves at different frequencies

從相位特性曲線中可以發(fā)現(xiàn)，在頻率為500 Hz，離激勵線圈中心距30 mm，相位變化緩慢，說明此處為遠(yuǎn)場區(qū)，因此，檢測線圈應(yīng)放置距激勵線圈中心30 mm處，即激勵線圈和檢測線圈分別距鉚釘中心15 mm，由于飛機鉚接結(jié)構(gòu)上緊固件之間距離為25～30 mm，因此優(yōu)化后的探頭尺寸滿足檢測條件。

3 平面遠(yuǎn)場渦流探頭檢測性能分析

3.1 仿真結(jié)果

由于飛機鉚接結(jié)構(gòu)厚度在3.5～7.5 mm之間，且受到應(yīng)力集中的影響，鉚接結(jié)構(gòu)內(nèi)部容易出現(xiàn)裂紋，對隱藏較深的裂紋，常規(guī)渦流和低頻渦流是難以檢測到的，為研究平面遠(yuǎn)場渦流探頭對多層鉚接結(jié)構(gòu)中深層缺陷的檢測能力，在模型中建立了不同埋深缺陷，其埋深分別為6、7 mm和8 mm(略大于實際厚度)，長×寬×深為10 mm×0.2 mm×2 mm，激勵線圈和檢測線圈呈180°環(huán)繞在鉚釘?shù)膬蓚?cè)，激勵線圈和檢測線圈中心距為30 mm，激勵頻率為500 Hz，激勵電流為100 mA。檢測時，激勵線圈和檢測線圈均圍繞鉚釘旋轉(zhuǎn)，具體掃描方式如圖12所示，激勵線圈和檢測線圈均以步進2°環(huán)繞鉚釘進行旋轉(zhuǎn)掃描，當(dāng)旋轉(zhuǎn)90°時，檢測線圈位于缺陷上方，當(dāng)旋轉(zhuǎn)270°時，激勵線圈位于缺陷上方，因此探頭是以180°為周期圍繞鉚釘掃描檢測，0°～180°的檢測結(jié)果與180°～360°的檢測結(jié)果是一致的，為了節(jié)省仿真計算時間，只計算缺陷周圍70°～110°范圍內(nèi)檢測線圈信號變化。

圖12 掃查方式Fig.12 Scanning method

圖13 檢測信號變化Fig.13 Detection of signal changes

圖13所示為不同埋深缺陷的檢測信號變化，當(dāng)檢測線圈逐漸靠近缺陷，檢測信號的幅值和相位呈上升趨勢，遠(yuǎn)離缺陷時，信號幅值和相位均呈下降趨勢，檢測線圈位于缺陷正上方時，檢測線圈的幅值和相位均出現(xiàn)極值，且隨著缺陷埋深越深，信號的幅值和相位的極值逐漸變小。

3.2 試驗結(jié)果

檢測系統(tǒng)主要由信號發(fā)生器、功率放大器、優(yōu)化后旋轉(zhuǎn)式探頭、前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集模塊和計算機組成。信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號，經(jīng)過功率放大器后加載激勵線圈上；檢測線圈的感應(yīng)電壓經(jīng)過前置放大器進行濾波和放大后，輸入到鎖相放大器中實現(xiàn)檢測信號的幅值和相位的提取，最后通過數(shù)據(jù)采集模塊存入計算機中進行處理，試驗檢測系統(tǒng)如圖14所示。

圖14 檢測系統(tǒng)Fig.14 Detecting systems

利用該檢測系統(tǒng)對每層厚度3 mm共4層的鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)進行檢測，缺陷尺寸為(長×寬×深)10 mm×0.2 mm×2 mm，埋深分別為6、7、8 mm，使用優(yōu)化后的探頭圍繞鉚釘旋轉(zhuǎn)掃描，利用鎖相放大器獲得檢測線圈感應(yīng)電壓的幅值和相位，結(jié)果如圖15所示。

由圖15檢測結(jié)果知，檢測不同埋深缺陷信號的幅值和相位變化都呈現(xiàn)單峰信號，先上升后下降，在缺陷埋深為6、7、8 mm的檢測信號幅值分別為634、557、468 mV，相位分別為64°、55°、38°，缺陷埋深越深檢測信號的幅值和相位越小。

圖15 不同埋深缺陷檢測結(jié)果Fig.15 Testing results for defects of different buried depths

為研究優(yōu)化后的探頭對多層鉚接結(jié)構(gòu)不同深度裂紋的檢測能力，在多層鉚接件第4層加工了人工缺陷，缺陷參數(shù)為(長×寬)10 mm×0.2 mm，深度分別為1、2、3 mm，埋深為9 mm，利用鎖相放大器獲得檢測線圈電壓信號的幅值和相位，檢測結(jié)果如圖16所示。

圖16 不同深度缺陷檢測結(jié)果Fig.16 Testing results for defects of different depths

由圖16檢測結(jié)果知，缺陷信號的幅值和相位先上升后下降，探頭移動到缺陷正上方時，信號幅值和相位均最大，相比1 mm深缺陷信號幅值和相位(359 mV、23°)，2 mm、3 mm深的缺陷信號幅值分別增加了19%、38%，相位分別增加了46%、86%，隨著缺陷深度的增加，信號的幅值和相位越大。試驗結(jié)果表明研制的平面遠(yuǎn)場渦流探頭對飛機多層鉚接件隱藏缺陷檢測的可行性。

4 結(jié) 論

1) 激勵線圈內(nèi)徑越大，產(chǎn)生間接耦合磁場越強，檢測深度越深，在滿足激勵線圈的載荷下，可以適當(dāng)增加激勵線圈內(nèi)徑，提高探頭檢測能力。

2) 錳鋅鐵氧體作為磁路具有增強磁場和引導(dǎo)磁場的能力，不同形狀鐵氧體聚磁和引導(dǎo)磁場效果不同，罐形鐵氧體磁芯聚磁能力是矩形磁形的1.85倍，且能夠減少磁場沿檢測線圈方向擴散，縮小探頭尺寸。

3) 屏蔽阻尼能夠屏蔽直接耦合區(qū)的磁場，使得遠(yuǎn)場區(qū)移近激勵線圈，采用鋁+銅組合屏蔽罩具有較好的屏蔽效果，能夠?qū)⑦h(yuǎn)場區(qū)提前10 mm，進一步縮小探頭尺寸。

4) 遠(yuǎn)場點隨激勵頻率的增加逐漸提前，激勵頻率為500 Hz時，遠(yuǎn)場點距激勵線圈中心30 mm。

5) 檢測線圈位于缺陷正上方時，檢測線圈的幅值和相位均出現(xiàn)極值，且隨著缺陷深度的增加，信號的幅值和相位極值逐漸變大，缺陷埋深越深，信號的幅值和相位越小。