任意层导电板上方线圈阻抗的级数计算模型*

张思全，胡盛斌，陆文华

(上海工程技术大学航空运输学院，上海 201620)

在石油、化工、航空等领域，许多关键设备和部件由多层导电材料制成，对其内部缺陷和结构完整性的检测是一个较困难的问题。超声检测法虽具有可检测较厚材料的优势，但不适于检测相邻层间含有空气的多层导电结构。电涡流检测技术利用材料中缺陷与涡电流、线圈激励电磁场之间相互作用引起线圈阻抗变化的原理来检测缺陷并对结构完整性进行评价，并且具有不需耦合剂、可检测多层导电结构隐藏缺陷的优势［1－4］。

如何快速、精确求解线圈阻抗是涡流检测的重要问题。数十年来，许多学者对此进行了研究。Dodd和Deeds研究了正弦电流激励线圈位于有均匀厚度导电材料覆层的半无限大导电平板上方的情况，得到了积分形式的矢量磁位闭合解析解［5］;其后，Luquire等人又研究了线圈置于任意层导电结构中间时的阻抗变化模型［6］。在国内，雷银照研究了半无限大导体上方覆盖一定厚度金属涂层构成的两层平板导电结构的轴对称涡流解析解［7］;黄平捷研究了置于多层导电结构上方线圈响应与多层导电结构厚度变化之间的关系模型［8］;范孟豹推导了位于任意层导电结构上方涡流探头的阻抗解析模型，在阻抗计算中引入符号运算法求解矢量磁位表达式系数，减小了程序计算量［9］。但这些研究采用径向无限大导体，所得解为积分形式，存在计算困难、时间花费大的问题。……