COMSOL脉冲涡流检测探头优化设计

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摘要：脉冲涡流检测技术（PEC）近些年逐渐成长完善起来的一种无损检测方式。本文将脉冲涡流检测探头与传统检测探头进行比较，利用有限元分析软件COMSOL对脉冲涡流检测探头进行相关的优化仿真设计。通过改变激励脉冲信号的重复频率和占空比及电压大小，对检测信号的时域特征量和变化值进行数据分析处理，最后得出脉冲涡流检测探头较传统探头具有更高的灵敏度以及如何优化检测探头。60693

毕业论文关键字：脉冲涡流，COMSOL，频率，占空比，灵敏度

Abstract：Pulsed eddy current testing technology (PEC) , a new nondestructive testing method, developed quickly in recent years. This thesis focuses on the comparison between the pulsed eddy current probe and the traditional detection probe. Optimize the design of pulsed eddy current probe by finite element analysis software COMSOL. Change the voltage and duty ratio and size, time domain, frequency characteristics of the excitation pulse signal,and then analyze the changes of time domain features of detecting signs, finally obtains that the pulsed eddy current detection probe have high sensitivity compared with traditional probe,and also understand how to optimize the probe.

Keyword：Pulsed eddy current, COMSOL, Frequency, Duty ratio, Sensitivity

1 前言 4

2 脉冲涡流检测检测技术 4

2.1 目前对脉冲涡流检测的研究情况 4

2.2 脉冲涡流检测的原理 5

2.3 脉冲涡流检测系统 6

2.4 涡流效应 7

2.5 趋肤效应 8

2.6 脉冲涡流检测的特点 8

2.7 脉冲涡流检测技术的应用 8

3 COMSOL Multiphysics 9

3.1 COMSOL Multipthysics简介 9

3.2 COMSOL Multiphysics的特点 9

4 检测探头优化 9

4.1 常用探头 9

4.2探头设计与制作 11

4.3检测探头常见故障和解决方法 11

4.4 建立模型过程 11

4.5 系统参数对脉冲涡流检测性能的影响 13

4.6 脉冲涡流线圈参数优化 13

5 总结与展望 17

结论 18

参考文献 19

致谢 20

1 前言

脉冲涡流检测技术（PEC）是近些年逐渐成长完善起来的一种无损检测方式，它在层间及层次表面缺陷的定量检测和评估展现出潜在的应用优势。射线测厚存在着安全隐患，若射线源防护不到位，容易对操作人员造成损伤；接触式测厚虽然测量准确性比较高，但是被测物体高速运转会磨损传感器，从而使得测量准确性降低，甚者，还会划伤被测物表面，造成被测物破损，导致产品质量下降；超声波测厚在被测物体厚度较低的情况下，检测的精确度会下降。相比较而言，涡流检测方法结构更加简单，成本更低，可以用在某些特殊场合（如高温等），而这些是上述几种检测方式所不具有的优势[2]。但它在工作时很容易受到材料和温度影响，导致检测结果精度下降。