脉冲交流电磁场深层缺陷检测机理仿真研究

孔庆晓　林李龙

摘要：为克服交流电磁场检测技术对于深层缺陷检测的技术瓶颈，在传统交流电磁场检测技术的基础上，借助低频脉冲激励源实现电磁场的深层感应，开展了针对深层缺陷的脉冲交流电磁场深层缺陷检测技术的仿真研究。建立了脉冲交流电磁场深层缺陷检测有限元模型，分析了感应电磁场的渗透规律和缺陷对电磁场的扰动规律，提取了深层缺陷的脉冲响应信号，将响应信号的峰值沿扫描路径作图得到Bx、Bz信号特征。仿真结果表明，脉冲交流电磁场检测技术能够对深层缺陷进行检测，所得到的Bx、Bz缺陷特征信号符合交流电磁场的缺陷信号特征。

关键词：深层缺陷;脉冲激励;特征信号

0 引言

交流电磁场检测技术（Alternating Current Field Measurement，ACFM）是一种电磁无损检测技术，其原理如图1所示，基于法拉第电磁感应规律，激励探头在试件表面感应产生近似均匀分布的电流，若试件存在缺陷，则感应电流在缺陷处“绕行”，即向缺陷两端绕过和向缺陷下方绕过。在图1所示的坐标系中，向缺陷两端绕过的感应电流将引起空间Z方向的磁场Bz发生畸变，而向缺陷下方绕过的感应电流将引起空间X方向的磁场Bx发生畸变，对磁场畸变信号Bz、Bx进行检测即可实现对缺陷的检测，且Bz信号能够反映缺陷长度，Bx信号能够反映缺陷深度[1-2]。

交流电磁场检测技术的激励信号采用正弦交流信号，由于集肤效应的限制，感应电流集中在试件的表面和近表面，因此对表面缺陷具有较高的检测能力，而对于深层缺陷的检测存在技术瓶颈。……