漏電場無損檢測新原理與方法

《漏電場無損檢測新原理與方法》是依託華中科技大學，由孫燕華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：漏電場無損檢測新原理與方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫燕華
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

針對目前有色金屬（非導磁性導電體如不鏽鋼、銅、鋁及鈦合金等）以及高溫（過居里點而失去磁性）黑色金屬（如鋼鐵等）的內傷無損檢測盲點，結合磁-電對稱物理特性，提出一種新的無損檢測原理與方法- - 漏電場無損檢測，它能適應導電金屬內外傷檢測，尤其是有色金屬或高溫（過居里點而失去磁性）黑色金屬的內外傷快速檢測；然後採用實驗、仿真及電折射物理知識點對該原理與方法進行了可行性論證；期間，通過試驗及仿真分析獲得缺陷漏電場規律；然後在缺陷漏電場機理的深入剖析基礎上形成漏電場檢測原理，最終建立漏電場無損檢測理論體系。漏電場無損檢測原理與方法可與現有常規無損檢測方法形成補充，在增強無損檢測的社會服務功能的同時，也形成新的無損檢測研究分支並豐富無損檢測學科內容。

結題摘要

提出了一種交變漏電場檢測方法，闡述了其檢測機制，並在有色金屬材料表面缺陷檢測中得到了驗證。基於電場理論，詳細闡述了該方法的檢測思路及可行性，並利用三維有限元方法對該檢測技術進行了理論分析及工作機制的解釋。根據理論分析，缺陷引起的漏電場可以分解為兩部分電場的疊加，分別為變化磁場產生的非保守電場(有旋場)和自由電荷產生的保守電場(無旋場)。採用三維有限元仿真分別分析載有交變激勵帶缺陷鋁棒內外空間特別是缺陷附近區域有旋和無旋電場分布。仿真結果表明：對應高電導率有色金屬材料，與變化磁場引起的非保守電場相比，當激勵信號頻率比較高時，自由電荷產生的保守電場非常微弱並可以忽略。利用自製的共面電容探頭進行漏電場驗證試驗，實驗結果與仿真結果較吻合，從而驗證了對交變漏電場檢測機制的論述。 詳細闡述了缺陷交變漏電場感測器探索過程及選取理由，並給出了採用共面電容探頭拾取交變漏電場檢測原理，利用正交鎖相放大技術提取淹沒在噪聲中微弱漏電場信號，從探頭技術及信號檢測技術層面回答了交變漏電場無損檢測新方法為何有效可行。採用自製共面電容探頭開展了一系列實驗以觀測和分析交變漏電場檢測方法檢測特性。探索了交變漏電場檢測系統電場檢測能力；研究了裂紋寬度、通孔直徑、平底孔深度、激勵信號頻率及絕緣層厚度對檢測信號影響。系列實驗證明交變漏電場方法能很好用於有色金屬材料表面缺陷檢測，具有很大的潛在實踐價值。 提出的交變漏電場檢測方法和傳統的磁感測器相比最大的區別在於：前者測量的是磁場而後者是電場。實驗證明，採用磁場感測器(線圈等)和電場感測器都可以實現缺陷檢測，因為導入式激勵金屬構件不僅可以產生缺陷擾動磁場，也可以產生缺陷漏電場，且磁感測器檢測信號信噪比優於電場檢測方法。但是對於超低電導率半導體材料如鎳鋅鐵氧體，當載入交變激勵時，由於材料的高電阻率，工件導入電流非常微弱，產生的缺陷擾動磁場同樣非常微弱，此時用傳統磁感測器已無法檢出缺陷信號；但如果採用本課題提出的交變漏電場檢測方法，則很容易通過擾動電場的拾取來實現缺陷檢測，並通過仿真結合實驗手段進行了分析和驗證。 組建了2套實驗裝置並進行了套用試驗，同時針對電-磁場的物理對稱性及檢測方法上的互補性，對缺陷漏電場及漏磁場特徵及檢測進行了深入拓展研究。