跑道型差动式涡流探头设计及其性能研究

发布时间：2025-05-07 03:24

　　 针对传统差动式涡流探头几何尺寸大、缺陷检测灵敏度低的问题,在传统差动式涡流探头的基础上,设计了一种跑道型差动式涡流探头。它由激励线圈包裹2个尺寸相同、反向连接的感应线圈而构成。首先,利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了跑道型差动式涡流探头模型,比较了跑道型差动式涡流探头与传统差动式涡流探头涡流场分布的差异,并研究了在不同缺陷深度、不同扫查角度下2种差动式涡流探头的检测灵敏度。接着,制作了跑道型差动式涡流探头实物和碳钢板缺陷试件,利用试验测试的方法比较了跑道型和传统差动式涡流探头的检测灵敏度。试验结果表明,与传统差动式涡流探头相比,跑道型差动式涡流探头具有更紧凑的结构、更高的缺陷检测灵敏度。研究结果可为小尺寸、高精度差动式涡流探头的优化设计提供参考。

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【部分图文】：

图1 差动式涡流探头的结构及其涡流密度分布

笔者在传统差动式涡流探头的基础上，设计了一种跑道型差动式涡流探头，其结构如图1(b）所示。跑道型差动式涡流探头由1个形状像跑道的大激励线圈包裹着2个并列放置且反向连接的圆形小感应线圈而构成。当对激励线圈加载频率和幅值一定的正弦交流信号时，激励线圈产生的交变磁场会在被测件的近表面感....

图2 跑道型差动式涡流探头的几何模型

为了分析跑道型差动式涡流探头与传统差动式涡流探头在检测性能上的差异，首先，利用COMSOLMultiphysics仿真软件分析2种探头在被测碳钢板表面涡流场的分布情况。对2种差动式涡流探头均施加频率为95kHz、激励电流为100mA的正弦激励信号，其他仿真参数见表1，得到如....

图3 不同结构差动式涡流探头垂直扫过同一缺陷时的输出信号

在被测件上预置长为30mm，宽为0.15mm，深依次为0.5,1.0,2.0,3.0,4.0mm的缺陷，利用COMSOLMultiphysics软件分别仿真2种探头扫查钢板不同深度缺陷的过程，得到探头检测信号峰-峰值随缺陷深度的变化曲线，如图4所示。图4不同结构差动式涡....

图4 不同结构差动式涡流探头检测信号峰-峰值随缺陷深度的变化曲线

图3不同结构差动式涡流探头垂直扫过同一缺陷时的输出信号从图4可以看出：2种探头检测信号峰-峰值都随缺陷深度的增加而呈现增大的趋势；当缺陷深度达到2.0mm后，2种探头检测信号峰-峰值的增大趋势均变得缓慢，导致这种现象的原因是涡流的趋肤效应[18-20]；在缺陷深度相同的情况下....

本文编号：4043530