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        基于脈沖漏磁的表面缺陷判別

        2021-04-21 04:06:46徐中行
        無(wú)損檢測(cè) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:磁導(dǎo)率漏磁磁芯

        方 舟,許 鵬,徐中行

        (南京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,南京 211106)

        無(wú)損檢測(cè)包括多種檢測(cè)方法,如漏磁檢測(cè)、電渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和超聲檢測(cè)等[1],其中漏磁檢測(cè)技術(shù)具有成本低、檢測(cè)速度快、非接觸、靈敏度高、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。脈沖漏磁檢測(cè)技術(shù)使用頻譜豐富的脈沖方波信號(hào)作為激勵(lì),可以得到不同深度的缺陷信息,因此被廣泛應(yīng)用于管道、軌道、電纜等鐵磁性構(gòu)件的檢測(cè)中[2-3]。CHUKWUNONSO等[3]采用脈沖漏磁對(duì)管道的上表面及深埋藏細(xì)裂紋進(jìn)行了檢測(cè)與定量評(píng)估。周德強(qiáng)等[4]在脈沖漏磁的基礎(chǔ)上提出了一種矩形線圈水平分量磁場(chǎng)分析的檢測(cè)方法。趙健等[5]根據(jù)鐵磁性構(gòu)件上下表面缺陷信號(hào)的特點(diǎn),介紹了脈沖漏磁與脈沖磁阻檢測(cè)相結(jié)合的方法。

        目前,利用漏磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷位置進(jìn)行評(píng)估的研究較少,并且為了檢測(cè)到較大的信號(hào),試驗(yàn)施加的激勵(lì)往往較大,很少有針對(duì)小激勵(lì)情況下缺陷漏磁信號(hào)的分析。筆者采用脈沖漏磁檢測(cè)技術(shù)區(qū)分鋼板的近表面及深埋藏缺陷,運(yùn)用ANSYS Maxwell軟件建立仿真模型,總結(jié)了不同參數(shù)條件下脈沖漏磁信號(hào)的仿真結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了缺陷信號(hào)的過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象,并據(jù)此提出了兩種近表面和深埋藏缺陷的判別方法,最后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。

        1 脈沖漏磁檢測(cè)原理

        1.1 基本原理

        脈沖漏磁檢測(cè)原理如圖1所示,探頭主要由激勵(lì)線圈、磁芯、被測(cè)樣本和磁敏傳感器等組成。在檢測(cè)時(shí),對(duì)磁芯施加脈沖激勵(lì)。當(dāng)樣本存在缺陷時(shí),磁場(chǎng)會(huì)在缺陷附近產(chǎn)生畸變,部分磁力線穿出樣本表面進(jìn)入空氣形成漏磁場(chǎng)。在缺陷上方放置一個(gè)磁敏傳感器,便可以把漏磁場(chǎng)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)[6-8]。

        圖1 脈沖漏磁檢測(cè)原理示意

        渦流效應(yīng)是漏磁檢測(cè)過(guò)程中不可忽視的影響因素。采用脈沖方波激勵(lì)時(shí),在脈沖電壓快速上升和下降階段,樣本內(nèi)部的磁場(chǎng)會(huì)快速增加和衰減,由法拉利電磁感應(yīng)定律可知:快速變化的磁場(chǎng)會(huì)感生出快速變化的電場(chǎng),從而形成電流,阻礙原磁場(chǎng)的變化[9],這種在導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。渦流具有集膚效應(yīng),主要分布于樣本的表面。

        1.2 建模與仿真

        脈沖漏磁仿真模型如圖2所示,采用ANSYS Maxwell軟件對(duì)脈沖漏磁模型進(jìn)行仿真。

        圖2 脈沖漏磁仿真模型

        圖3 測(cè)量點(diǎn)位置示意

        0時(shí)刻向線圈施加脈沖方波激勵(lì),激勵(lì)頻率為1 Hz,占空比為50%。激勵(lì)電壓大小、缺陷深度、缺陷位置以及磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率將根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。在圖3所示位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn),檢測(cè)該點(diǎn)處磁場(chǎng)垂直分量的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

        2 仿真結(jié)果分析

        2.1 激勵(lì)電壓對(duì)漏磁信號(hào)的影響

        保持磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率為100,缺陷為深6 mm的上表面缺陷,激勵(lì)電壓U分別為10,15,20,25 V,仿真結(jié)果如圖4所示。當(dāng)激勵(lì)電壓較小時(shí),如圖4中U=10 V和U=15 V兩條曲線,漏磁信號(hào)在初始階段快速上升,達(dá)到峰值后逐漸回落,最終達(dá)到穩(wěn)態(tài),這種現(xiàn)象稱為過(guò)沖。當(dāng)激勵(lì)電壓較大時(shí),如圖4中U=20 V和U=25 V兩條曲線,漏磁信號(hào)在初始階段快速上升,隨后曲線略微下降或上升速率有所減緩,接著上升速率再次回升,最后曲線趨于平緩并達(dá)到穩(wěn)態(tài)。將這種信號(hào)上升過(guò)程中上升速率的變化稱為上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象。可以看到隨著激勵(lì)電壓的增大,漏磁信號(hào)的穩(wěn)態(tài)值也變大,過(guò)沖現(xiàn)象逐漸消失并轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙A段的波動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)激勵(lì)電壓進(jìn)一步增大時(shí),波動(dòng)現(xiàn)象也逐漸變得不明顯。

        圖4 不同激勵(lì)電壓下的漏磁信號(hào)

        圖5 不同相對(duì)磁導(dǎo)率下的漏磁信號(hào)

        2.2 磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率對(duì)漏磁信號(hào)的影響

        保持激勵(lì)電壓為10 V,缺陷為深6 mm的上表面缺陷,改變磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率μr分別為100,200,300,400,仿真結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看到,相對(duì)磁導(dǎo)率越大,漏磁信號(hào)穩(wěn)態(tài)值越大。相對(duì)磁導(dǎo)率較小時(shí),施加激勵(lì)會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象,隨著相對(duì)磁導(dǎo)率的增大,過(guò)沖現(xiàn)象逐漸消失并轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙A段的波動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)磁導(dǎo)率進(jìn)一步增大,波動(dòng)現(xiàn)象也逐漸變得不明顯。

        2.3 缺陷深度對(duì)漏磁信號(hào)的影響

        保持激勵(lì)電壓為10 V,相對(duì)磁導(dǎo)率為150,對(duì)缺陷深度d分別為2,4,6 mm的上表面缺陷及缺陷深度為2,5,7,9 mm的下表面缺陷進(jìn)行仿真,結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看到,缺陷深度越深,漏磁信號(hào)越大。對(duì)于上表面缺陷,漏磁信號(hào)的曲線形狀基本一致,缺陷深度對(duì)過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象沒(méi)有影響。對(duì)于下表面缺陷,無(wú)論缺陷深度多大,都不會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象。

        圖6 不同缺陷深度下的漏磁信號(hào)

        2.4 埋藏深度對(duì)漏磁信號(hào)的影響

        保持激勵(lì)電壓為10 V,缺陷深度為6 mm,改變埋藏深度b,缺陷從上表面開(kāi)始以1 mm步長(zhǎng)向下移動(dòng)至下表面。為了更精確地觀察上升階段曲線,仿真時(shí)間為0400 ms,并將仿真時(shí)間間隔縮短至2 ms。

        首先考慮上表面出現(xiàn)過(guò)沖的情況,磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率取100,仿真結(jié)果如圖7所示。

        圖7 上表面有過(guò)沖時(shí)不同埋藏深度缺陷的漏磁信號(hào)

        圖8 上表面無(wú)過(guò)沖時(shí)不同埋藏深度缺陷的漏磁信號(hào)

        考慮上表面沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)沖的情況,磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率取300,仿真結(jié)果如圖8所示??梢?jiàn)隨著缺陷埋藏深度的增加,漏磁信號(hào)逐漸減小,過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象也逐漸變得不明顯直至消失。

        3 表面缺陷的仿真結(jié)果

        令l為缺陷中心到樣本上表面的距離?,F(xiàn)對(duì)上述仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)歸納,提取出不同位置缺陷信號(hào)的典型特征。樣本中缺陷位置如圖9所示,根據(jù)缺陷位置將缺陷分為上表面缺陷、近表面缺陷(l≤7 mm)、深埋藏缺陷(l>7 mm)和下表面缺陷。

        圖9 缺陷位置示意

        3.1 上表面缺陷的漏磁信號(hào)

        經(jīng)大量仿真,總結(jié)出兩種典型的上表面缺陷漏磁信號(hào)(見(jiàn)圖10)。圖中以激勵(lì)電壓10 V,深6 mm的上表面缺陷為例,藍(lán)色曲線的磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率為100,紅色曲線的磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率為400。當(dāng)線圈激勵(lì)電壓和磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率較小時(shí),曲線會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象;當(dāng)線圈的激勵(lì)電壓和磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率較大時(shí),曲線會(huì)出現(xiàn)上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象。

        圖10 深6 mm上表面缺陷的漏磁信號(hào)

        3.2 近表面缺陷的漏磁信號(hào)

        深2 mm近表面缺陷的漏磁信號(hào)如圖11所示,圖中激勵(lì)電壓為10 V,缺陷高度為6 mm,埋藏深度為2 mm,藍(lán)色曲線的磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率為100,紅色曲線的磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率為300。近表面缺陷和上表面缺陷類似,當(dāng)線圈激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率較小時(shí),曲線出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象(圖11中藍(lán)色曲線);當(dāng)線圈激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率較大時(shí),曲線出現(xiàn)上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象(圖11中紅色曲線)。

        圖11 深2 mm近表面缺陷的漏磁信號(hào)

        3.3 深埋藏及下表面缺陷的漏磁信號(hào)

        深埋藏及下表面缺陷的漏磁信號(hào)比較相近,無(wú)法進(jìn)一步區(qū)分。以激勵(lì)電壓為20 V,磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率為300,深度為6 mm的缺陷為例,得到如圖12所示的深埋藏及下表面缺陷的漏磁信號(hào),圖中藍(lán)色曲線為缺陷底部距離鋼板下表面1 mm的深埋藏缺陷,紅色曲線為下表面缺陷(見(jiàn)圖12)。從圖12可以看出,兩者都是從0開(kāi)始以S型的曲線逐漸增加至穩(wěn)態(tài),不會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖和上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象。

        圖12 深埋藏缺陷及下表面缺陷的漏磁信號(hào)

        4 基于過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象區(qū)分近表面與深埋藏缺陷

        圖13 產(chǎn)生過(guò)沖時(shí)的磁場(chǎng)分布

        當(dāng)激勵(lì)電壓和磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率較小時(shí),上表面及近表面缺陷的漏磁場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。當(dāng)激勵(lì)電壓和磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率較大時(shí),漏磁場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象。由于渦流效應(yīng)阻礙了原磁場(chǎng)的增大,所以渦流效應(yīng)引起的磁場(chǎng)在內(nèi)部與原磁場(chǎng)的方向相反。產(chǎn)生過(guò)沖時(shí)的磁場(chǎng)分布如圖13所示,假設(shè)施加激勵(lì)后樣本內(nèi)磁力線方向向右,則由渦流效應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)向左的磁場(chǎng),如圖13中黃線所示。由于磁力線是閉合的,所以雖然在樣本內(nèi)部由渦流效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原漏磁場(chǎng)方向相反,但是在缺陷正上方兩者磁場(chǎng)方向相同,將兩者進(jìn)行疊加,會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖和上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)電壓穩(wěn)定后,磁通量不再發(fā)生改變,渦流效應(yīng)逐漸消失,磁感應(yīng)強(qiáng)度最終趨于穩(wěn)定[10]。

        當(dāng)激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率都較小時(shí),原漏磁場(chǎng)較小,渦流效應(yīng)產(chǎn)生的影響比較明顯,因此會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象;當(dāng)激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率逐漸增大時(shí),原漏磁場(chǎng)也逐漸增大,渦流效應(yīng)的影響相對(duì)減小,因此過(guò)沖現(xiàn)象逐漸消失,變?yōu)樯仙A段的波動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率足夠大時(shí),上升階段的波動(dòng)也將變得不明顯,憑目測(cè)很難觀察到。在以往的檢測(cè)過(guò)程中,為了使漏磁信號(hào)較大,所加激勵(lì)也比較大,因而渦流效應(yīng)的影響不夠明顯,沒(méi)有出現(xiàn)上述現(xiàn)象。由于渦流具有集膚效應(yīng),所以只有上表面缺陷及近表面缺陷會(huì)受渦流效應(yīng)的影響,而深埋藏缺陷及下表面缺陷無(wú)論激勵(lì)大小都不會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象。

        為了進(jìn)一步研究過(guò)沖現(xiàn)象與激勵(lì)的關(guān)系,通過(guò)大量仿真,得到了缺陷深度改變時(shí)的激勵(lì)電壓-相對(duì)磁導(dǎo)率曲線(見(jiàn)圖14)。

        圖14 產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象的激勵(lì)電壓-相對(duì)磁導(dǎo)率曲線

        由圖14可以看出,曲線近似為反比例函數(shù),并將區(qū)域劃分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)區(qū)域。當(dāng)激勵(lì)電壓和相對(duì)磁導(dǎo)率位于區(qū)域Ⅰ時(shí),上表面缺陷的漏磁信號(hào)會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象;位于區(qū)域Ⅱ時(shí),上表面缺陷的漏磁信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。

        總而言之,施加小激勵(lì)時(shí)上表面及近表面缺陷的漏磁信號(hào)會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象,激勵(lì)增大時(shí)過(guò)沖現(xiàn)象會(huì)消失并轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙A段的波動(dòng)現(xiàn)象,隨著激勵(lì)的進(jìn)一步增大,波動(dòng)現(xiàn)象變得不明顯。因此,當(dāng)激勵(lì)較小時(shí),可以根據(jù)漏磁信號(hào)來(lái)區(qū)分近表面及深埋藏缺陷,當(dāng)曲線出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象或上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象時(shí),缺陷為上表面缺陷或近表面缺陷;當(dāng)曲線未出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象時(shí),缺陷為遠(yuǎn)表面缺陷或下表面缺陷。該方法簡(jiǎn)單直觀,但也存在激勵(lì)不能過(guò)大的局限性。

        5 基于導(dǎo)數(shù)極值的近表面和深埋藏缺陷

        當(dāng)激勵(lì)較大時(shí),過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象很不明顯,無(wú)法據(jù)此區(qū)分近表面及深埋藏缺陷,因此為了突出曲線特征,進(jìn)一步區(qū)分近表面及深埋藏缺陷,現(xiàn)運(yùn)用差分法對(duì)漏磁信號(hào)進(jìn)行求導(dǎo)。圖10中上表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)曲線如圖15所示,圖11中近表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)曲線如圖16所示。由圖15,16可知,這兩種缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)都有一個(gè)極小值。這是因?yàn)樵€中的過(guò)沖現(xiàn)象和上升階段的波動(dòng)現(xiàn)象都可以理解成上升過(guò)程中某一階段上升速率的減緩,反映到導(dǎo)數(shù)中即為出現(xiàn)極小值。

        圖15 上表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)曲線

        圖16 近表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)曲線

        圖17為對(duì)激勵(lì)電壓為50 V,相對(duì)磁導(dǎo)率為1 000,埋藏深度為2 mm,缺陷高度為6 mm的近表面缺陷漏磁信號(hào)的仿真及求導(dǎo)結(jié)果。由圖17可知,當(dāng)激勵(lì)較大時(shí),上升階段波動(dòng)現(xiàn)象變得不明顯,直接觀察漏磁信號(hào)難以判斷是否存在波動(dòng),但通過(guò)求導(dǎo)可以很明顯地看出其導(dǎo)數(shù)存在極小值。

        圖17 大激勵(lì)下近表面缺陷漏磁信號(hào)及其導(dǎo)數(shù)曲線

        圖18 深埋藏缺陷和下表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)曲線

        對(duì)圖12求導(dǎo)后得到的曲線如圖18所示。深埋藏缺陷和下表面缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)始終為正值,曲線先遞增后遞減至趨于0,有一個(gè)極大值,無(wú)極小值。

        經(jīng)過(guò)求導(dǎo),漏磁信號(hào)的特征被進(jìn)一步放大,可以根據(jù)缺陷漏磁信號(hào)導(dǎo)數(shù)的特征來(lái)區(qū)分近表面和深埋藏缺陷:如漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)中有極小值,則為上表面缺陷或近表面缺陷;如漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)中有一個(gè)極大值、無(wú)極小值,則為深埋藏缺陷或下表面缺陷。運(yùn)用該方法評(píng)估缺陷位置不存在激勵(lì)大小的限制,可以有效地評(píng)估缺陷位置。

        上文所述的兩種評(píng)估缺陷位置的方法各有優(yōu)勢(shì),可以根據(jù)實(shí)際情況選取合適的方法。缺陷位置評(píng)估方法如圖19所示,當(dāng)漏磁場(chǎng)曲線能觀察到過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象時(shí),可以直接判斷出缺陷位于上表面或近表面。當(dāng)漏磁場(chǎng)曲線無(wú)法觀察到這兩種現(xiàn)象時(shí),可以通過(guò)求導(dǎo)進(jìn)一步對(duì)近表面及深埋藏缺陷進(jìn)行判別。

        圖19 缺陷位置評(píng)估方法

        6 試驗(yàn)結(jié)果分析

        通過(guò)試驗(yàn)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。首先搭建脈沖漏磁檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)(結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖20),該平臺(tái)由U型檢測(cè)探頭、功率放大電路、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集模塊和基于LabVIEW軟件的虛擬儀器等構(gòu)成。工作時(shí),平臺(tái)通過(guò)LabVIEW軟件編寫(xiě)的虛擬儀器發(fā)出脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)功率放大電路后向勵(lì)磁線圈施加激勵(lì);位于缺陷上方的霍爾傳感器將采集到的漏磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路傳回至虛擬儀器。

        圖20 脈沖漏磁檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖

        不同深度上表面缺陷的漏磁信號(hào)曲線如圖21所示。其所測(cè)缺陷寬為1 mm,深度分別為5,7,9,10 mm;激勵(lì)電壓為10 V。

        圖21 不同深度上表面缺陷的漏磁信號(hào)曲線

        當(dāng)缺陷位于上表面時(shí),不同深度缺陷的檢測(cè)信號(hào)均會(huì)在開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生過(guò)沖,隨后逐漸減小并趨于穩(wěn)定;且隨著缺陷深度的增加,檢測(cè)結(jié)果的峰值和穩(wěn)態(tài)值都增大。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)激勵(lì)較小時(shí),上表面缺陷漏磁信號(hào)有過(guò)沖現(xiàn)象,與仿真結(jié)果一致。

        另外,分別對(duì)寬為1 mm,深為7 mm的上表面缺陷和寬為1 mm,深為10 mm的下表面缺陷進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如圖22,23所示。

        圖22 寬1 mm,深7 mm上表面缺陷的檢測(cè)結(jié)果及其導(dǎo)數(shù)曲線

        圖23 寬1 mm,深10 mm下表面缺陷的檢測(cè)結(jié)果及其導(dǎo)數(shù)曲線

        對(duì)比分析圖22,23可以看出,當(dāng)缺陷位于上表面時(shí),激勵(lì)的上升沿和下降沿均會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象,而當(dāng)缺陷位于下表面時(shí),檢測(cè)結(jié)果會(huì)快速上升至穩(wěn)態(tài),不會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。對(duì)上下表面的檢測(cè)結(jié)果分別進(jìn)行求導(dǎo),在上升階段,上表面漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極小值點(diǎn),而下表面漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)有一個(gè)極大值點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)果,進(jìn)一步證實(shí)了可以利用脈沖漏磁方法區(qū)分近表面及深埋藏缺陷。

        7 結(jié)語(yǔ)

        利用ANSYS Maxwell軟件搭建并仿真了考慮渦流效應(yīng)時(shí)的脈沖漏磁檢測(cè)模型,分析了不同參數(shù)對(duì)缺陷漏磁信號(hào)的影響,并總結(jié)出近表面及深埋藏缺陷的漏磁信號(hào)特征。隨后,提出了兩種通過(guò)脈沖漏磁信號(hào)區(qū)分近表面及深埋藏缺陷的方法,即基于過(guò)沖及波動(dòng)現(xiàn)象區(qū)分近表面及深埋藏缺陷以及基于導(dǎo)數(shù)極值區(qū)分近表面及深埋藏缺陷的方法。當(dāng)對(duì)探頭施加小激勵(lì)時(shí),由于渦流效應(yīng)的影響,上表面及淺埋藏缺陷的漏磁信號(hào)在上升至穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖和波動(dòng)現(xiàn)象;而由于集膚效應(yīng),深埋藏及下表面缺陷的漏磁信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象;當(dāng)施加激勵(lì)較大時(shí),過(guò)沖及波動(dòng)現(xiàn)象變得不明顯,因此需對(duì)漏磁信號(hào)求導(dǎo)來(lái)放大特征。在信號(hào)上升過(guò)程中,上表面及淺埋藏缺陷漏磁信號(hào)的導(dǎo)數(shù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極小值,而深埋藏及下表面缺陷只有一個(gè)極大值,無(wú)極小值。最后,搭建了脈沖漏磁檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性,證明了利用該兩種方法區(qū)分近表面及深埋藏缺陷的可行性。

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