阵列涡流无损检测技术的研究及进展

　　1　引言

　　涡流检测以其检测速度快,操作简便,对表面条件要求低的特点,被列为五大常规无损检测方法之一。但是常规涡流检测对于检测面积较大或者检测面形状比较复杂的被检件来说,操作起来工作量比较大,且涡流有效渗入深度不足。

　　近年来,随着计算机技术、电子扫描技术以及信号处理技术的发展,阵列涡流检测技术逐渐成熟起来。该技术是通过涡流检测线圈结构的特殊设计,并借助于计算机化的涡流仪器强大的分析、计算及处理功能,实现对材料和零件的快速、有效检测。阵列式涡流检测探头在检测过程中,其涡流信号的响应时间极短,只需激励信号的几个周期,而在高频时主要由信号处理系统的响应时间决定。因此,阵列式涡流检测探头的单元切换速度可以很快,这一点是传统探头的手动或机械扫描系统所无法比拟的。此外,传感器阵列的结构形式灵活多样,可以非常方便地对复杂表面形状的零件或者大面积金属表面进行检测,而且这种发射/接收线圈的布局模式成倍地提高了对材料的检测渗透深度,因此,阵列式传感器的研究成为当前传感器技术研究中的重要内容和发展方向。

　　2　国内外发展现状

　　涡流检测方法适用于导电材料,由于其操作便捷、检测速度快,不需要进行表面耦合,适用于大部分条件苛刻的检测环境,所以涡流检测在各个工业领域都有广泛的应用。如:航空、航天、核电、油气等行业。近年来,为了有效解决在大面积表面上进行手控检测时工作量大、效率及可靠性低的问题,由多探头、多通道检测发展而来的阵列涡流检测技术迅速得到世界各国的重视。

　　依据有关报道,阵列涡流传感器测试技术的研究始于20世纪80年代中期,在20世纪90年代,出现了一批电涡流阵列测试方面的文献和专利。近十年来,随着传感器技术的发展以及加工工艺技术水平的提高,电涡流传感器阵列测试的研究和应用得到极大的发展,不仅能够对被检工件展开的或封闭的被检面进行大面积的高速扫描检测,而且能用于扫描检测任何固定形状构成的检测面,如各种异型管、棒、条、板材,以及飞机机体、轮毂、发动机涡轮盘榫齿、外环、涡轮叶片等构件的表面(含近表面)。对被测表面(含近表面)有与传统点探头同样的分辨率,并且不存在对某一走向缺陷和长裂纹的“盲视”问题。目前在美国、德国、加拿大等国,阵列涡流检测技术已成功应用于多个工业领域的无损检测。

　　我国对于阵列涡流传感器技术的研究始于上个世纪末,南昌航空大学、清华大学、吉林大学、国防科技大学、西安交通大学等单位发表了多篇关于涡流传感器阵列测试技术的研究文章,介绍了有关利用有限元法对涡流传感器阵列进行仿真的数值计算结果;国内某涡流设备研发单位,已研制出工作频率为50kHz～2MHz、有效扫描宽度为55mm的双阵列、反射自旋式、用于铝合金板检测的阵列涡流传感器。