脉冲激励下基于电磁量测量的集成化无损检测机理与方法研究

单种无损检测方法适用对象较为单一，而且缺陷的定量评估精度和检测的可靠性不高，采用集成化无损检测技术是解决这些问题的有效途径。本项目在前期研究基础上，利用脉冲激励频谱成分丰富的优势，将脉冲激励方式引入电磁无损检测领域，深入研究脉冲激励下多种电磁无损检测方法的集成化问题，通过突破多种电磁无损检测方法的原理集成、一体化传感器设计及三维空间特征提取、数据融合等关键技术，克服传统正弦激励的电磁无损检测技术不足，进一步拓展和提高集成化电磁无损检测技术的研究领域和理论水平。本项目是前期研究工作的深化和拓展，预期研究成果将进一步推进集成化无损检测技术的发展进程，对于提高大型装备无损检测的效率及缺陷定量评估的精度具有重要的理论意义和实用价值。

项目研究工作按照计划正常进行，在多传感器数据融合部分，项目申请时拟对位于近场区和远场区的检测信号进行数据融合来提高缺陷定量精度，然而在项目研究中发现，课题组设计的一体化传感器只需提取远场区的信号特征就可以很好的实现对不同材质和形状试件中缺陷的定量，因此，对研究计划进行了微调，但达到了预期的检测效果。目前，已完成了计划中列出的全部研究内容。结合该项目的研究，培养硕士研究生3名，在国际学术期刊及国内核心期刊上发表论文20篇，SCI收录3篇。项目研究取得的成果如下：. 分别建立了脉冲涡流检测、交变磁场测量法、漏磁检测以及远场涡流检测的仿真模型，深入研究了其各自对裂纹缺陷的定量能力。提出了集成化脉冲涡流检测技术，可以在无需差分地情况下提高缺陷检测灵敏度，同时提高缺陷检测的深度。设计了无聚磁组件的传感器、实心线圈的传感器、空心线圈的传感器以及基于聚磁板的漏磁传感器，并比较了其检测能力，结果表明基于聚磁板的漏磁传感器具有更好的检测效果。设计了四种不同结构的远场涡流传感器模型，分析了其各自对平板导体件的检测能力，结果表明，屏蔽改进型传感器可以更好的实现对较大厚度平板的检测。. 提出了脉冲激励下多种电磁无损检测技术的集成化机理与方法，克服了单种无损检测方法存在检测对象单一的问题。通过利用脉冲涡流检测技术的激励方式和交变磁场测量法的传感器结构，可以将两者从原理上进行集成，从而形成一种脉冲磁场测量法，为了将脉冲磁场测量法和漏磁技术进行集成，通过在脉冲磁场测量法采用的传感器中增加聚磁磁芯，从而可以将以上三种方法集成在一起。为了将远场涡流也集成在其中，对聚磁磁芯进行进一步改进，使其从U字型转变为工字型，同时，为了达到远场检测的效果，需要在激励线圈的前端另外放置一个检测线圈，这样，通过激励方式的改进和传感器结构的合理设计，就可以将多种电磁无损检测方法集成在一起。. 设计了基于UTC结构的一体化的传感器，其可适用于检测铁磁性和非磁性管道以及平板构件，从UTC结构的材料、长度和厚度三个方面实现了对一体化传感器的优化设计。提取了检测信号中的特征量实现了对缺陷的定量检测，得到了不同走向裂纹对检测结果的影响规律。验证了将脉冲远场涡流技术应用至非磁性金属平板检测时，检测信号所受扰动主要是缺陷对感应涡流扰动的结论。