脉冲涡流测厚参数的优化
第9卷第6期2010年12月淮阴师范学院学报(自然科学)JOURNALOFHUAIYINTEACHERSCOLLEGE(NaturalScience)Vol9No6Dec.2010
脉冲涡流测厚参数的优化
冯小勤,魏东旭
(淮阴师范学院物理与电子电气工程学院,江苏淮安223300)
摘要:脉冲涡流检测是现代无损检测技术的重要方法之一.由于其出众的检测能力,目前已
广泛应用于金属测厚等领域.文章基于COMSOL软件,建立了脉冲涡流测厚系统,对4种不同
厚度的磁性和非磁性材料试件进行了测厚仿真的分析研究,并对影响厚度特征判别的测量参
数TC进行了优化,得到了优化后的仿真结果,得出了不同厚度材料检测信号的特点及特征判
别的依据.
关键词:无损检测;脉冲涡流;有限元分析;优化设计;特征判别
中图分类号:TG115.2文献标识码:A文章编号:16716876(2010)06048103
收稿日期:20100909作者简介:冯小勤(1981),女,江苏海门人,助教,硕士研究生,研究方向为电磁学应用.0引言
金属厚度的检测在许多方面都有应用,如金属板(铜、铝、钢板等)轧制过程中的厚度检测、各类金属
中缺陷的检测等[1].目前,射线测厚存在射线源防护问题,对操作人员身体易造成伤害;接触式测厚虽然
测量精度较高,但在被测金属高速运动情况下,与被测金属之间长时间接触会造成传感器的磨损,影响
测量精度,严重时还会划伤金属表面而降低产品的质量;超声波测厚在检测薄金属厚度时检测精度不
高.涡流检测方法与上述几种方法相比具有结构简单、成本低、可应用于高温高湿等恶劣环境等优点[2].
脉冲涡流检测方法是近几年发展起来的一种新的无损检测技术(NDT).传统的电涡流采用正弦电流作
为激励,而脉冲涡流的激励电流为具有一定占空比的方波.脉冲涡流方法与传统电涡流方法相比检测参
数较多,可准确测量出距离和厚度.因此,采用脉冲涡流检测技术进行金属厚度检测的研究有重要的应
用价值.
1COMSOL简介
COMSOLMultiphysics是一个专业有限元数值分析软件包,是对基于偏微分方程的多物理场模型进
行建模和仿真计算的交互式开发环境系统.它为科学和工程领域内物理过程的建模和仿真提供了一种
崭新的技术.
COMSOLMultiphysics专为描述和模拟各种物理现象而开发,它使得建立各种物理现象的数学模型
并进行数值模拟计算变得更为容易和可行.在使用COMSOLMultiphysics软件的过程中,可以自己建立普
通的偏微分方程形式,也可以使用COMSOLMultiphysics提供的特定的物理应用模型.模型包括预先设定
好的模块和在一些特殊应用领域内已经通过微分方程和变量建立起来的用户界面.此外,COMSOLMul
tiphysics软件通过把任意数目的这种物理应用模块整合成对一个单一问题的描述,使得建立耦合问题变
得更为容易.本文使用COMSOL建立脉冲涡流测厚的模型,并进行相关仿真分析.
2脉冲涡流测厚理论分析
激励脉冲信号在被测试件中感应出的脉冲涡流信号随着距表面深度的增加呈负指数规律衰减.脉冲涡流是在激励脉冲信号的上升沿或者下降沿的瞬变中产生的.
脉冲涡流在导体试件内部传播时,又会感应出一个快速衰减的涡流磁场,随着涡流磁场的衰减,检
测线圈上就会感应出随着时间变化的电压,即瞬态感应电压.由此可见,脉冲涡流与检测线圈上得到的
瞬态感应电压信号具有一定的对应关系,而瞬态感应电压信号相对于脉冲涡流信号来说,易于检测,所
以通过测量瞬态感应电压信号,就可以得到相关缺陷的尺寸、类型和结构等信息[34].激励脉冲信号与检
测线圈上的瞬态感应电压信号的对应关系如图1.
图1激励信号与瞬态感应电压的对应信号从图1中我们可以看出在位置A,感应电压有一个先上
升后又趋向稳态的过程.这是因为瞬态感应电压是衰减的涡
流磁场在检测线圈中感应得到的,而涡流磁场在试件中传播
时,由于试件厚度的不同会导致涡流磁场的衰减速度和衰减
的程度不同,所以在检测线圈中感应的瞬态电压的幅度和趋
于稳态的时间不同,即对应于图中位置A的峰值和峰值时间
不同.因此,位置A的相关参数可以很好的作为试件厚度判别
的一个重要依据.本文对不同厚度、不同材料的试件进行仿
真,对仿真结果进行了分析.
3脉冲涡流测厚仿真分析
仿真分析中,所以我们选取铝(Aluminum)、铜(Copper)、钨(Tungsten)、镍铬合金600(Inconel600)这4
种材料进行仿真测试实验.由于在COMSOL软件中提供了丰富的材料库,所以只要在仿真中设置相应的
仿真材料的属性即可选择相关材料,非常的方便.经过求解运算,我们可以得到相应的感应电压波形.
图2为4种不同试件在厚度分别为:05,1.0,25,5.0,75和10.0mm时,仿真得到的瞬时感应
电压波形峰值的拟合图.
图2测厚峰值变化拟合图图3不同TC对应的测厚峰值拟合
从图2拟合的曲线中我们可以发现:
1)在高导电材料铜试件上,随着厚度增加,测厚峰值开始增加,厚度达1mm后,峰值开始减小.
2)当材料铝被检测时,测厚峰值开始逐渐增加,到厚度为255mm以后开始减小.
3)当材料钨被检测时,测厚峰值开始逐渐增加,到厚度为25mm以后开始减小.
4)而当低导电材料镍铬合金600被检测时,测厚峰值随着厚度的增加而增加.
从以上的4种试件仿真实验得到的参数及曲线,我们可以得出如下结论:对于低导电性能材料,测
厚峰值逐渐增大,不同厚度材料对应不同峰值,可以用测厚峰值来区分材料的厚度.而对于高导电材料,
测厚峰值随着厚度增加先增大再减小,同一材料的不同厚度可能会呈现出相同的测厚感应电压峰值.所
以测厚峰值这个参数对较高导电性的材料,还不能作为判断试件厚度的标准.为了提高这个重要参数对
厚度特征判别的质量,我们可以通过调节激励脉冲信号的相关参数来实现.482淮阴师范学院学报(自然科学)第9卷4参数优化仿真
图4激励电路等效模型41激励线圈等效模型
在具体实验中,在激励线圈上加一个脉冲电压,由于激励线圈自身
的电感和电阻的存在,所以脉冲涡流检测电路中激励线圈的等效电路
如图4.对图4等效电路,我们可以看作一个简单的一阶动态RL电路,
激励源为一个脉冲电压源,我们可以作以下简单分析.由这个串联电
路,我们很容易求的电路中的电流为:
i(t)=USR-USRe-RLt=USR-USRe-t(1)
则线圈(电感)上的电压为:
uL=Ldidt=USe-RLt(2)
对于参数(以下称TC),它是动态电路中一个非常重要的参数.
表1参数(TC)对电感电压的影响
t0235
uL=USe-tUSUSe-1USe-2USe-3USe-5ULUS0368US0135US005US0007US从表1可以看出,当(TC)取不同值的时候,线圈上的感应电压表达式就不同,可以推出激励线圈
上电压的波形也应该是不一样的.
42优化后的仿真结果分析
我们将TC=005、TC=01、TC=02、TC=05时对应的脉冲信号作为探头的激励信号,对铝块
重复进行厚度测试仿真.可以得到随着厚度变化,不同TC的峰值拟合曲线图(图3).由图3拟合曲线可
以看出,随着TC的减小,测厚峰值逐渐趋于恒定变化,而且变化的幅度越来越大,则依据TC较小时的
测厚电压峰值来区分高导电材料的厚度变得更加容易.
5结论
综上,我们可以得出结论,测厚电压峰值可以用来判别不同导电率材料的厚度;测厚电压峰值用来
作为厚度判断的参数时,需要对线圈上的激励信号进行优化调整,尤其是对于高导电性的材料;当TC
较小时,测厚峰值变化量明显较大,此时,测厚电压峰值可以很好的作为试件厚度判别的重要依据和标
准.
参考文献:
[1]张震.脉冲涡流测厚技术研究[D].西安:西安理工大学,2007.
[2]刘世杭,过玉清.脉冲涡流感应测量方法的研究[J].东华大学学报,2001,27(6):4952.
[3]周昊.基于脉冲涡流信号主成分分析的金属测厚研究[D].西安:西安理工大学,2008.
[4]YangHC,TaiCC.Pulsededdycurrentmeasurementofaconductingcoatingonamagneticmetalplate[J].MeasScTechnol,
2002(13):12591265.
[5]TaiCC,RoseJH,MoulderJC.Thicknessandconductivityofmetalliclayersfrompulsededdycurrentmeasurements[J].Rev
SciInstrum,1996,67(11):39653972.
(下转第488页)483第6期冯小勤等:脉冲涡流测厚参数的优化[2]曾欢,刘毅.嵌入式WiFi技术在温室环境监测系统中的应用[J].林业机械与木工设备,2008,36(2):4951.
[3]蔡文晶,秦会斌,程春荣.基于CC2430片内温度传感器的温度监测系统电子器件[J].2010(6):295297.
[4]徐国荣,金涛.DSl8820构成的单线多点滑油温度监测系统设计[J].装备制造技术,2008(12):187189.
[5]孙少伟,戴义保,章高琴.基于DSl8820组网测温的研究[J].自动化仪表,2006,27(10):10221024.
[6]瞿雷,刘盛德,胡咸斌.Zigbee技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
DesignofDistributedTemperature
CollectionSystemBasedonZigbee
XUHaiyan
(SchoolofComputerScienceandTechnology,HuaiyinNormalUniversity,HuaianJiangsu223300,China)
Abstract:Wirelessdatacollectioncouldbethemainapplicationdomainwhileitisverysusceptibletonetwork
address,topologyreorganizationandpower.ThedesignisdescribedbasedonthechipofCC2430andZStack,
whichcancollectdistributeddata.Networknodescanbemanageddynamically.Anovelmanagementschemeof
ZigbeeRFpowerisputforthtoprolongcellslifetimel,too.Experimentalresultsshowthatthedesigncanimple
menttheremotedataacquisitionoftemperatures,withmeritsofeasyinstallation,betterreorganizationandlow
脉冲涡流检测技术在石化管道检测中的应用
脉冲涡流检测技术在石化管道检测中的应用
摘要：石化管道在使用过程中受到各种因素的干扰会出现缺陷，无损检测的使用能够及时准确的发现缺陷，进而采取处理措施，本文选择使用脉冲涡流这种新兴的无损检测技术对其进行检测，因它的激励信号是一种占空比和频率均可调的脉冲方波信号，含有丰富的频谱信息，因此具有很大优势。
关键词：脉冲涡流检测；化管道检测；原理；应用
引言
无损检测技术是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性己得到世界公认。涡流检测技术作为五大常规无损检测方法之一，近年来在仪器和检测技术方面都得到了长足的进步，在各个工业领域都发挥着越来越重要的作用。涡流检测与其他几种方法相比，具有检测速度快、灵敏度高、无污染、非接触等优点。
一、脉冲涡流检测的基本原理
涡流检测是以法拉第电磁感应定律为基础的无损检测技术。给线圈通入交变电流，交变的电流会产生变化的磁场，当金属导体靠近它时，切割磁感线，金属导体表面就会产生感应涡流，被测物体感应涡流的大小和分布受线圈参数的影响，也受自身性质（电导率、磁导率、缺陷）的影响，两者之间的距离变化也会使涡流发生变化。涡流又会产生变化的反向磁场，作用于线圈，引起线圈的阻抗（电压、电流）发生变化。通过检测线圈阻抗（电压、电流）的变化量，或者其磁场的变化量，进一步得到被测物体的信息。
当给线圈加脉冲激励时，交变电流会产生快速衰减的磁场H1，衰减的磁场遇到导体试件时，试件会切割磁感线而感应出瞬时脉冲涡流，并向试件内部传播，瞬时涡流又会产生与H1方向相反的瞬时磁场H2，H2的大小与涡流的大小有关。瞬时涡流大小主要取决于被测导体试件自身的物理因素（磁导率、电导率、尺寸、形状、缺陷等）以及被测试件与激励线圈的距离d、线圈的激励频率等。激励线圈的等效阻抗因受涡流产生的反向磁场的影响而发生改变，由检测线圈或者磁传感器进行检测并转化成电压输出。检测原理框图如图1所示。
涡流测厚原理
涡流测厚原理
涡流测厚技术是一种通过测量电磁感应的方法来测量材料厚度的非接触性测量技术。该技术适用于非磁性材料，如铝合金、钛合金、不锈钢、黄铜等材料的厚度测量。
涡流测厚原理基于法拉第电磁感应定律，即当电磁场穿过导体时，它会产生涡流。涡流的大小和导体的电导率成正比，与电磁场的频率和材料的磁导率成反比。
在涡流测厚技术中，测量探头中的线圈发出一个交变电流，并在待测材料表面形成一个交变磁场。这个磁场会穿过材料并产生涡流。涡流的大小和交变电流强度、材料厚度以及材料电导率有关。交变电流和涡流之间的互感作用会导致测量探头电阻值的变化。这个变化可以转换成材料的厚度信息。
涡流测厚技术有两种应用方法：
1.单频涡流测厚
此方法使用固定频率的交流电源激励探头中的线圈。测量探头被放置在待测材料的表面。测量探头中的线圈产生一个交变磁场，穿过待测材料并产生涡流。这个涡流会影响线圈电阻值的变化，进而将材料的厚度转换成电阻值的读数。
多频涡流测厚技术使用一系列固定频率的电源激励探头中的线圈。这些频率可以从20
Hz到10 MHz不等。每个频率对应一个不同的材料厚度范围。这种方法可以测量材料内涡流的分布，并对材料进行多深度厚度测量。
涡流测厚技术的优点：
1.非接触性测量，不会损伤材料表面。
2.可测量非常薄的材料，最小能够达到10微米。
3.可以进行毫米到几百毫米范围内的厚度测量。
4.对于有限空间的材料也可进行测量。
1.只适用于非磁性材料的厚度测量。
2.对于含有暴露于表面的金属性缺陷或氧化物的材料，测量会受到干扰。
3.不同的材料厚度范围需要使用不同的频率，导致多频涡流测厚技术的应用相对复杂。 涡流测厚技术是一种非接触性测量技术，适用于非磁性材料的厚度测量。它基于法拉第电磁感应定律，通过测量交变电流和涡流之间的互感作用来转换材料的厚度信息。虽然该技术存在局限性，但其优点仍然使其在许多领域具有广泛的应用前景。涡流测厚技术在工业、航空航天、冶金、化工、物理学、设备制造等领域有着广泛的应用。下面我们将介绍几个代表性的应用案例。
脉冲涡流技术原理
脉冲涡流技术原理
脉冲涡流技术是一种非破坏性检测技术，广泛应用于材料表面缺陷检测、金属材料探伤、焊缝质量评估等领域。其原理是利用电磁感应的涡流效应来检测材料中的缺陷或异物。本文将详细介绍脉冲涡流技术的原理及其应用。
脉冲涡流技术的原理主要基于两个物理现象：涡流效应和皮肤效应。当交变电流通过导体时，会在导体内部产生环绕电流，形成涡流。这些涡流的电磁场与导体内部的缺陷或异物相互作用，从而改变了导体的电磁特性。同时，交变电流在导体表面形成了一个电流密度递减的区域，即皮肤效应。这种电流密度递减导致了在导体表面产生的涡流深度较浅，从而使得可以检测到表面以下一定深度范围内的缺陷或异物。
脉冲涡流技术通过传感器将脉冲电流引入被检测材料中，检测被测材料中的缺陷或异物。传感器接收到被测材料中反馈的信号，并将其转化为电信号进行处理。通过分析这些信号的变化，可以确定被测材料中存在的缺陷类型、位置和大小。
脉冲涡流技术具有高灵敏度、高分辨率、快速检测速度等优点。在航空航天、铁路运输、核电等领域得到广泛应用。例如，在飞机发动机叶片的质量检测中，脉冲涡流技术可以快速准确地检测出叶片表面的微小裂纹，确保飞机的安全飞行。在核电站的管道检测中，脉冲涡流技术可以检测出管道壁厚度的变化，预防管道泄漏的发生。
总的来说，脉冲涡流技术是一种高效、准确的非破坏性检测技术，对于提高材料检测的效率和准确性具有重要意义。随着科技的不断发展，脉冲涡流技术将会在更多领域得到广泛应用，为各行业的质量控制和安全保障提供有力支持。
涡流检测报告
脉冲涡流检测对于铝、铁检测的信号特征区别
学号： 姓名：
一、原理介绍
1、脉冲涡流检测是一种新型的无损检测技术,脉冲涡流产生磁场的频谱宽、穿透能力强,检测时可以获得更多的缺陷信息。涡流检测只能用于导电材料的检测。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率
2、涡流检测的基本原理
当载有交变电流的检测线圈靠近导电工件时，由于线圈磁场的作用，工件中将会感生出涡流（其大小等参数与工件中的缺陷等有关），而涡流产生的反作用磁场又将使检测线圈的阻抗发生变化。因此，在工件形状尺寸及探测距离等固定的条件下，通过测定探测线圈阻抗的变化，可以判断被测工件有无缺陷存在
3、影响线圈阻抗的因素是材料自身的性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括（1）电导率γ ；（2） 圆柱体直径 ；（3） 相对磁导率μr ；（4） 缺陷；
（5）检测频率。
二、脉冲涡流检测对于铁磁性材料和非铁磁性材料的检测信号特征区别
1、铁以及铁磁材料涡流探伤
受到电导率和磁导率的综合效应，铁磁材料的磁导率很高,其测量厚度是通过检测电压的特征衰减时间来确定的,而特征衰减时间与厚度的关系建立在被测试件比检测线圈大得多的基础上.当被测试件比较小时,不可避免地出现测量误差.
2、铝以及非铁磁材料涡流探伤
铝及铝合金的电导率范围大致在17％IACS～62％IACS。对于不同牌号和热处理状态的铝及铝合金，当电导率的测得值在规定的电导率极限值范围内，可根据电导率的合格推断其硬度合格；当电导率的测得值超出规定的电导率验收值范围，特别是超出量又比较小的情况下，决不能由电导率的不合格断定该试件为不合格品，而需要对电导率不合格的试件（或部位）做补充硬度试验，并以硬度试验结果进一步的分析和判定。
3、摘抄论文：《基于信号斜率的铁磁材料脉冲涡流测厚研究》
柯海，徐志远，黄琛，武新军
( 华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心武汉430074)
涡流测厚仪操作规程
涡流测厚仪操作规程
为了确保涡流测厚仪的正常使用，并达到准确测量厚度的目的，制定本操作规程。请使用人员按照以下步骤进行涡流测厚仪的操作。
准备工作
1. 检查设备：确认涡流测厚仪的电源充足并正确接入，并检查传感器是否完好无损。
2. 准备工件：确保待测工件表面清洁、平整，并移除表面的油污或其他杂质。
操作步骤
1. 开启涡流测厚仪：按下电源开关，确保仪器成功开启，并显示正常。
2. 校准仪器：根据涡流测厚仪的说明书，进行校准操作。校准操作可确保测量结果的准确性和可靠性。
3. 设置参数：根据待测材料的特性，选择合适的测量模式和参数。常见的参数包括工件类型、传感器频率、材料速度等。
4. 放置传感器：将传感器缓慢地贴附在待测工件的表面上，并保持稳定。确保传感器与工件表面之间没有任何空隙。
5. 调整仪器位置：根据传感器显示屏上的信号，调整涡流测厚仪位置，使其符合测量要求。如果有需要，可通过仪器上的调节杆来微调位置。
6. 开始测量：按下仪器上的测量按钮，开始进行测量。在测量过程中，保持传感器稳定，避免任何外力干扰。
7. 记录测量结果：根据涡流测厚仪的要求，记录测量结果。通常包括测量厚度、位置、日期和时间等信息。
8. 重复测量：如果需要多个测量点，重复步骤4至7，直到完成所有测量点的测量。
9. 关闭涡流测厚仪：测量完成后，按下电源开关，确保涡流测厚仪成功关闭。
注意事项
1. 使用时请确保操作人员熟悉涡流测厚仪的使用说明书，并按照说明书上的要求进行操作。 2. 在操作前，务必对涡流测厚仪进行校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3. 在测量过程中，请确保仪器和测量区域干净、整洁。避免使用在有振动或其他干扰源附近进行测量。
4. 在进行测量前，请将待测工件表面清洁干净，确保没有任何杂质、油污等影响测量的物质。
5. 在操作过程中，避免敲击或碰撞涡流测厚仪和传感器，以免损坏设备。
6. 在测量过程中，请确保传感器与待测工件表面贴附紧密，无空隙，以保证测量结果的准确性。
脉冲涡流热成像检测金属缺陷的激励参数研究
脉冲涡流热成像检测金属缺陷的激励参数研究
闫晓梅;孙志毅;谢家麟;崔赟;孙前来
【摘 要】针对脉冲涡流热成像检测中激励参数选择难的问题,提出了一种激励参数优化选择方法.利用COMSOL4.4仿真软件建立金属铝材料裂纹缺陷检测的脉冲涡流热成像仿真模型,研究提离高度、激励频率、渗透深度、激励电流、加热时间等激励参数下裂纹缺陷的脉冲涡流热特性,分析不同激励参数脉冲涡流作用下的裂纹缺陷周边温度场分布与变化规律,给出相应的最优激励参数.实验结果表明,实验仿真结果与理论分析一致,可为检测系统设计提供参考.
【期刊名称】《太原科技大学学报》
【年(卷),期】2017(038)004
【总页数】6页(P249-254)
【关键词】脉冲涡流热成像;COMSOL;涡流场;温度场
【作 者】闫晓梅;孙志毅;谢家麟;崔赟;孙前来
【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原
030024
【正文语种】中 文
【中图分类】TG115.28 脉冲涡流热成像技术是一种新型红外热成像无损检测技术,其原理是基于电磁学中的涡流现象与焦耳热现象,运用高速高分辨率红外热像仪,获取导电试件在涡流激励下由焦耳热产生的温度场分布,并通过对红外热图像序列的分析、处理来检测结构缺陷及材料电磁热特性变化的。检测结果为图像,直观易懂,单次检测面积大,效率高,检测时无需接触被测件表面,可利用涡流效应检测表面及近表面缺陷,利用热效应检测更深层缺陷等优势,获得了人们广泛的重视。该方法一经提出,便被作为复杂构件缺陷的一种潜在的可视化绿色无污染无损检测手段,受到了广泛关注[1]。
当前脉冲涡流热成像检测技术的研究主要集中于红外图像的处理,对不同的金属材料试件,不同的缺陷进行仿真分析和实验,但在其涡流场,温度场方面的数值建模分析研究较少。为了克服现在脉冲涡流热成像检测中存在的问题,本文对检测过程中的所有影响参数进行了仿真,并进行了定性或定量的分析,给出了被测试件的最佳参数,为实际的缺陷检测提供理论依据。
脉冲涡流检测技术在铁路机车车轮探伤中的应用解析
脉冲涡流检测技术在铁路机车车轮探伤中的应用解析
摘要：脉冲涡流(Pulsed Eddy Current,PEC)检测技术是用于检测铁磁性材料近表面缺陷的一种新型无损检测技术,它是利用脉冲信号进行激励,并对脉冲响应的一定特征参数进行处理的涡流检测方法,通过判断检测到的磁场最大值出现时间来达到对被检工件缺陷定性、定位和定量的目的.通过对铁路机车车轮轮芯质量状况及其检测手段现状进行调查并就脉冲涡流检测技术的工作原理、脉冲涡流检测仪设计和研制中的关键技术,以及在铁路机车车轮检测中的现场应用效果进行了论述,说明脉冲涡流检测技术是当前检测机车车轮轮芯缺陷的先进方法。
关键词：脉冲涡流检测技术；铁路机车；车轮探伤；应用解析
脉冲涡流检测技术是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段，近年来在铁路行业广泛使用。铁道部曾在1987年颁布《铁道部关于铁路机车零、部件脉冲涡流检测技术规则》，其中就对脉冲涡流检测技术的重要性，脉冲涡流检测技术人员的技术资格以及脉冲涡流检测技术的技术标准作了明确的规定。之后，铁道部又相继颁布了针对各零部件的脉冲涡流检测技术的详细标准，为铁路产品的生产及检测提供了有力的理论依据。
1、涡流检测技术优势
基于焊缝探伤超声波检测存在的不足，结合铝热焊断轨情况的统计分析，对焊缝探伤采取以超声波检测为主、涡流检测为辅的方式，将涡流检测技术引入焊缝探伤中。
1.1 焊缝折断数据分析 通过对多年焊缝折断情况的分析，认为涡流检测技术可以帮助检测出绝大多数的焊缝伤损，从而减少断轨的发生。以太原局集团公司2017年焊缝折断情况为例，在伤损导致的焊缝折断中，除1处为铝热焊内部疏松缺陷涡流检测无法发现外，其余导致焊缝折断的伤损均为涡流探伤可检测的开口型伤损（与空气相连接），占焊缝伤损导致断轨总数的92%。
1.2技术优势分析
涡流检测是一种利用电磁感应原理检测金属材料表面缺陷的探伤方法，其基本原理是用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。涡流检测是一种应用较广泛的常规无损检测技术，在国内外钢轨探伤中已有应用，但主要应用于钢轨母材鱼鳞伤的检测，尚无在焊缝探伤应用的先例。
脉冲涡流检测
工业运作中，检测的方式分为很多种，不同的检测方式有不同的特点，到底运用哪种，视具体情况而定。脉冲涡流检测便是众多检测方式中的一种，此种检测区别于其他检测，也区别于传统涡流检测，下面我们就来看一看它的基本原理及优点。
将一直流电通入线圈，在一定时间内可在构件内产生一稳定的磁场。当断开该直流电时，在线圈周围产生的电磁场由两部分叠加而成：一部分是直接从线圈中耦合出的一次电磁场，另一部分是试件中感应出的涡流场所产生的二次电磁场。而后者包含了构件本身的厚度或者缺陷等信息。采取合适的检测元件和方法，对二次场进行测量，并对该测量信号进行分析，可获得被测构件信息。
与传统涡流检测方法相比，脉冲祸流检测具有诸多优点：
1、在传统涡流测量中，所有的缺陷信息包含在单频或多频激励下测得的线圈阻抗变化中，而脉冲涡流激励及响应包含的频率范围很宽，可提供足够多的信息，以进行缺陷识别并进行定量评估。
2、传统的祸流检测对感应磁场进行稳态分析，通过测量感应电压的幅值和相位角来确定缺陷的位置，而脉冲涡流是对感应磁场进行时域的瞬态分析。
3、一些由于材料结构变化，如受探头提高或边缘效应产生的噪声信号，可以在测量结束后进行处理和补偿。
4、多频涡流检测系统的价格一般随着频李通道数目的增加而增加;脉冲涡流检测系统的价格低于传统多频涡流系统，但效果相当于数百通道的多频涡流系统。
5、由于作为检测元件的霍尔传感器对低频信号灵敏度较高，而且探头采用脉冲信号激励，可以提供更高的激励能量，故脉冲涡流检测设备能提供更深的渗透深度。
南京博克纳自动化系统有限公司总部位于美丽的中国古都南京，是国内专业研制无损检测仪器及设备的高科技企业。公司致力于涡流、漏磁和超声波仪器及各种非标设备的研制，已拥有自主研发的多项国家专利。产品被广泛应用于航天航空、军工、汽车、电力、铁路、冶金机械等行业。产品出口：美国、俄罗斯、德国、新加坡、泰国、印度、香港、南非、台湾、越南、哈萨克斯坦、伊朗、日本、韩国、巴西。
基于实Laplace小波的脉冲涡流检测系统特性分析
第３４卷第１１期 ２０１３年１１月 仪 器 仪 表 学 报
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２０１３
基于实Ｌａｐｌａｃｅ小波的脉冲涡流检测系统特性分析术
李建，武新军，孙鹏飞
（华中科技大学机械科学与工程学院武汉４３００７４）
摘要：研究脉冲涡流检测等效模型及其系统特性对提高仪器检测性能具有重要作用，首先针对现有模型中存在的不足，将脉
冲涡流传感器和被测试件简化为ＲＬＣ电路等效模型，指出因试件壁厚和传感器提离的波动而引起的模型中电感和涡流损耗的 变化，均会在固有频率和阻尼比等系统特性上得到体现。然后基于Ｌａｐｌａｃｅ小波特性的理论分析，选取实小波对脉冲涡流检测
信号进行分析，给出了根据检测信号选取支集起点及结合参数向量确定支集长度的方法。最后搭建脉冲涡流试验台获取实际 检测信号，用实Ｌａｐｌａｃｅ小波对试验信号进行分析，得到了系统特性随试件壁厚和传感器提离变化的规律，为研究脉冲涡流检测
系统的特性提供了新的途径。
关键词：脉冲涡流；实Ｌａｐｌａｃｅ小波；系统特性；无损检测 中图分类号：ＴＧ１１５．２８ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：４３０．４０
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅａｌ Ｌａｐｌａｃｅ ｗａｖｅｌｅｔ
Ｌｉ Ｊｉａｎ，Ｗｕ Ｘｉｎｊｕｎ，Ｓｕｎ Ｐｅｎｇｆｅｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｐｌａｙｓ ａｎ
脉冲涡流测厚参数的优化
第９卷第６期 ２０１０年ｌ２月 淮阴师范学院学报（自然科学） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＵＡＩＹＩＮ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＣＯＬＬＥＧＥ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖ０１．９ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０ｌ０
脉冲涡流测厚参数的优化
冯小勤，魏东旭
（淮阴师范学院物理与电子电气工程学院，江苏淮安２２３３００）
摘 要：脉冲涡流检测是现代无损检测技术的重要方法之一．由于其出众的检测能力，目前已 广泛应用于金属测厚等领域．文章基于ＣＯＭＳＯＬ软件，建立了脉冲涡流测厚系统，对４种不同 厚度的磁性和非磁性材料试件进行了测厚仿真的分析研究，并对影响厚度特征判别的测量参
数 进行了优化，得到了优化后的仿真结果，得出了不同厚度材料检测信号的特点及特征判
别的依据． 关键词：无损检测；脉冲涡流；有限元分析；优化设计；特征判别 中图分类号：ＴＧ１１５．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—６８７６（２０１０）０６—０４８１－０３
Ｏ 引言
金属厚度的检测在许多方面都有应用，如金属板（铜、铝、钢板等）轧制过程中的厚度检测、各类金属
中缺陷的检测等ｎ］．目前，射线测厚存在射线源防护问题，对操作人员身体易造成伤害；接触式测厚虽然
测量精度较高，但在被测金属高速运动情况下，与被测金属之间长时间接触会造成传感器的磨损，影响
测量精度，严重时还会划伤金属表面而降低产品的质量；超声波测厚在检测薄金属厚度时检测精度不
高．涡流检测方法与上述几种方法相比具有结构简单、成本低、可应用于高温高湿等恶劣环境等优点 ．
脉冲涡流检测方法是近几年发展起来的一种新的无损检测技术（ＮＤＴ）．传统的电涡流采用正弦电流作
为激励，而脉冲涡流的激励电流为具有一定占空比的方波．脉冲涡流方法与传统电涡流方法相比检测参
数较多，可准确测量出距离和厚度．因此，采用脉冲涡流检测技术进行金属厚度检测的研究有重要的应
用价值．
１ ＣＯＭＳＯＬ简介
ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｈｉｐｈｙｓｉｃｓ是一个专业有限元数值分析软件包，是对基于偏微分方程的多物理场模型进