跑道型差动式涡流探头设计及其性能研究

陈 涛，张 赛，肖小齐，宋小春，李冬林，廖春晖，涂 君

（湖北工业大学机械工程学院，湖北 武汉 430068）

涡流无损检测因检测灵敏度高、检测速度快、无接触、无需耦合剂等优点而被用于导电材料的缺陷检测，在电力、铁路、机械、航天、航空等领域应用广泛［1-5］。涡流探头的结构形式较多，可以由1个线圈构成，也可以由多个线圈构成［10-14］。与其他常规的涡流探头相比，差动式涡流探头对提离高度、外界温度等干扰因素不敏感，可以在一定程度上减小或消除提离效应、外界温度等因素的影响，因此被广泛应用于各种导电材料的无损检测中［15-17］。

传统的差动式涡流探头常采用3个相同的线圈并列放置，中间线圈作为激励线圈、两侧线圈作为差分感应线圈的结构设计，存在尺寸较大且检测灵敏度较低的缺陷。笔者在传统差动式涡流传感器的基础上，设计了一种能用于碳钢板表面缺陷检测的跑道型差动式涡流探头。利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了跑道型差动式涡流探头模型，比较了跑道型差动式涡流探头与传统差动式涡流探头在涡流场分布上的差异，并在不同缺陷深度、不同扫查角度下研究了两者的检测灵敏度。制作了跑道型差动式涡流探头和碳钢板缺陷试件实物，并利用试验测试的方法比较跑道型差动式涡流探头和传统差动式涡流探头的检测灵敏度。

1 差动式涡流探头探伤原理

传统差动式涡流探头的结构如图1（a）所示。3个相同型号的线圈依次排列，中间的一个线圈作为激励线圈，两边的线圈反向连接作为差分感应线圈。……