1、 第二 專題 測 飛 機 結 構 中近 表 面 缺 陷 。 渦 流 阻抗 圖分析 們 。 圖 所示 為用 , 檢 測 頻率檢 測 金屬 層 下 第 二 層 或 第三 層 鋁 板 上 裂紋 的 阻 抗 圖形 第 一 層 的裂 紋 曲線 幾 乎與提 離 曲 線 平 行 第 二 層 裂 紋 曲線 走 向 與 電導 率 變 化 曲 線平 行 第 三 層 裂 , 表 面 線 圈 直 徑 變 化 對 阻抗 的 影 響 表 面 檢 測 線 圈 直徑 的變 化 也 會 引起 線 圈 阻 抗 變 化 在 阻 抗 圖 上 表 現 為 類似 檢 測頻 率 變 化 的軌 跡 如 圖 , , , 紋 曲 線 走 向在

2、電 導 率 變 化 曲線 的 右 邊 這 種 信 號 相 位 變 化是 由 集膚 效應 造 成 的 加 信 號 的相 移 也 隨 之 增 大 , 。 , 所示 , 。 當 檢 測 線 圈 直 徑 增 大 時 其 阻 抗 點 將 向下 移 , 。 “ ” 。 隨 著 裂紋 離 表 面 距 離 增 動 如 同頻 率增 加 , 當設 計 需 要 低頻檢 測 時 若 測試 條 , , , , 件 允 許 用 較 大體 積 的 探 頭 時 可 采 用 增 加 探 頭 線 圈 直 徑 使 阻 抗 點 向 下移 動 接 近 凸 出 區 域 便 可 提 高 檢 測 靈 敏度 鋁 鋁 鋁 。 頻 率變 化 對

3、阻抗 的影 響 檢 測 頻率提 高時 由于 趨膚 效 應 的 作 用 渦 流 趨 向 , , 于 試 件表 面 而 增 加 了 二 次 磁 場 的作 用 導 致 線 圈阻 抗 , 的變 化 其變 化 軌 跡 向下 移 動 如 圖 意 , , , 所 示 、類 似 電導 , 。 和 是表面層 下缺 陷 率 軌 跡 在 頻 率 軌 跡 上 下兩 端 區 域 去 選 擇檢 測 頻 率 其 。 弊 多于 利 圖 阻 抗 圖上 表 面 和 表面 層 下不 同層缺 陷曲線方 向 。 因此 較 佳 的 頻 率 范 圍 為其 曲線 凸 出 區 域 , 以 電阻率 為 產 、 材料 為例 即 , 。 , 阻 抗

4、 圖 變 化 的相 互 關 系 圖 、 改 善檢 測 結 果 使用 屏 幕 顯 示 阻抗 圖 的 渦 流檢 測 儀 器 可 采 用 多 , 到圖 、 。 分別描 繪 出磁 性 和 非 磁 性 材 料 在 電 、 導率 磁 導 率 缺 陷 材 料 間 隙和 材 料 厚 度 等 單 獨 變 化 種 信 號 處 理 技 術 來改 善檢 測 效果 。 時 的阻 抗 圖 圖 化 的關 系 增大 方 向 方向 , 。 介 紹 了阻 抗 圖 上 位置 形 狀 相 角變 , 、 、 當 操 作者 選 擇某 葉 檢 測 頻 率 范 圍的 差 動探 頭 對試 件 作檢 測 時 可 得 到 一 幅 如 圖 , ,

5、, 的 圖形 通 過 調 整 相 , 。 圖 中 味 為鋼 上 裂 紋 增大方 向 俐 產 為磁 導 率 為提 離 增 為鋁 上 銅 位 控 制 器 使 圖 象 上 擺 動 引 起 的 噪 聲 方 向旋 轉 到 水 平 , 為提 離 增 大 方 向 , 。 為非 磁 性 涂 層 增 厚 , 方 向 這 樣 在 垂 直 方 向上 只 剩 下缺 陷產 生 的信 號 而 擺 動 噪聲 對 其影 響 最 小 “ ” 。 為磁性 材 料 的 電導 率增 加 方 向 , 鋁 如 果 所 使 用 的 儀 器 具有 將 二 維 系 列儀 器 , , , 加方 向 飾 為 鋁 上 裂紋 增 大 方 向 氏 為

6、非 磁 性 材 料 電 , , 導 率增 加 方 向 為鋁 層 間 隙 增 大 方 向 , 信 號 分 開 顯 示 的功 能 如 條紋 顯示方式 圖 大 的 改善 在 , 利用 、 可看到 信噪 比得到 極 , 。 鍍 層 增 厚方 向 減 薄方 向 。 , 為銅 上 鋁 鍍 層 增 厚 方 向 。 , 為鋁 層 軌 跡 上 擺 動 干 擾最大 缺 陷信號 幾 , 該 圖 可用 于 確 定阻 抗 圖上 各 種檢 測 參 數 并 乎被 湮 沒 而 , , 給 出 預 期檢 測結 果 軌跡 的 信 噪 比 最 大 假 如 能 改變 缺 陷與 擺 動 信 號 之 間 的 相 位 角 滬 使 , 。

7、之 增 大 有 助 于 提 高 信 噪 比 這 可 通 過 改變 儀 器檢 測 頻 率來 得 到 , , 對 不 同 的 電導 率 磁 導 率 的 材 料 在 不 同 的 , 。 、 六 湯 阻抗 圖 一 頻 率 下 具 有 不 同的阻抗 曲 線 操 作 者 一 邊 改 變 檢 測 頻 率 一 邊 觀察結果 就 能迅速 方便 地 找 到 最 佳頻 率 使 , , 必盡 量接 近 磁性材 料 區 。 。 上 述 操 作法 體 現 了 采用 阻 抗 平 面 顯 示 優 越 性 , 。 一 種 稱為 , “ ” 技 術 也 能 改善 顯 示 結 果 , , , 。 該 非磁性材 料 區 技 術是 采

8、 用 改 變 信 號 的 基 準 電平 將信 號 底 部 干 擾 噪 聲 切 除 提 高 信噪 比 , 。 然 而 這種方 法 可 能 會 產 生 把 較 。 、 小 的 缺 陷信 號 同 時 被 切 除 的 弊 病 、 、 在 連 續 操 作 中 由于 工 件 表 面 電導 率變 化 邊 緣 效 應 影 響 材 料 厚 薄變 化 儀 器 溫 度 漂 移 等 等 原 因 使 儀 , 器 的 零 點 產 生 偏 移 這 可 采 用 連 續 自動 平 衡 技 術 來 改 , 進 圖 各 參數變 化規 律 。 當然 要 正 確 地選 擇 自動 平 衡 的 時 間 常數 使緩變 , , 。 , 漂 移

9、 被 補 償 而 突 變 的缺 陷 信 號得 以 反 映 第 丁二專題 渦 流阻抗 圖 分 析 鋼 比 、 呂 圖 頻 率改 變后 相 位角 的變 化 , ” 讓 主 者 用差 動式探 頭 測 哪 上 標 準孔缺陷 的圖形 ” 分 離 發 生 在 線 圈 從 試 件 移 開 時 所 得 到 的 電抗 值 與 線 圈 的 自感 量成 正 比 , 。 材料 物 理 量 與 阻 抗 并 不 呈 線 性 關 系 而 是 按 以 下 規律 變 化 提 離 距 離 磁 性 與 非 磁性 是 呈 對數 關 系 邊 緣 效 應 磁 性 與 非 磁 性 是 呈對 數關 系 電導 率 磁 性 與 非 磁 性 和

10、磁 導 率 是 根據 檢 測 頻 率 圖 熱 交換管 而定 材 料厚 度是 呈 指數 關 系 結論 對 不 同 的 材 料 在 特 定 的 檢 測 頻 率 下 由 電抗值 和 , , 涂 層 厚度 非磁 性 是 呈 對數 關 系 鋼 的 導 電層 是 呈 對 數 關 系 材 料 間 隙是 呈 指數 關 系 , 。 電阻 值 所 決 定 的 矢 量 在 阻 抗 圖 上 產 生 唯 一 的 曲線 或 相位點 由 于 電抗 值 是 電感 和 頻 率 的 函 數 在 不 同的頻 , 。 , 渦 流 檢 測 是 建 立 在 電磁 感 應 原 理 基 礎 上 盡 管 磁 , 場 或 渦 流 場 都 是 看

11、 不 見 的 但 從 解 決 工 程 問 題 的 角度 率 下 阻 抗 矢 量將 改變 因此 當 檢 測頻 率 被 改 變 時 矢 , , , 。 來 說 阻 抗 圖分析 是 一 種 強 有 力 的 工 具 它 給 出 了 各種 條件 變 化 時 的阻 抗分析 更 易 于 理 解 渦 流 檢 測 結 果 , 。 , , 量 點將按 一 定 規律變化 非磁 性 金屬 的 電導 率值 的 相 位 角變 化 見 圖 , 當頻 率 由 , 變至 。 , 與 參 考 文獻 劉 凱 阻抗 平 面 顯 示 與微 機 技 術 在 渦 流 無 損 檢 測 中的 應 用 無損檢 測 , , 號 鋼 磁 導 率 相

12、 位 角類 似 的改變 可 見 圖 , , 在 不 同 頻率 下 這 些 相 移并 不 會 干 擾操 作者 對 阻 抗 圖的 分析 同 時 還 提供 了如何避免 的 方法 , , 。 一 在 某些 。 劉 凱 微 機 渦 流 無損檢 測系統 在 航 空 維 修 的應 用 中 國 航 空 學 會 第 四 屆 航 空 發 動 機結 構 強 度 專業 學 術 論 文 , 情 況 下 能通過 改變頻 率來 改 善檢 測 結果 的 分 辨 力 一 運 用 現 代 化 的相位 分析 渦 流 儀 器 操 作 者 可 以 依 靠儀 器 屏 幕 直 接 得 到 完 整 的 阻 抗 圖 或 阻 抗 點 的 變 化 , 。 , , 一 這 些阻 抗 圖 可 由 以 下 試 件 材 料 的 情 況 決 定 它 包 括 提 離距 離 箱邊 緣 情 況 裂 紋 材 質 差 異 和 材 料 間 隙 磁 導 、 、 、 一 , , 一 印 , , , 率 試 件厚 度 電導 率 和 涂 層 厚度 等 , 、 、 。 一 磁 性 材 料的 電抗 比 非 磁 性 材 料 要 大 因 此 磁 性 區 , , 域 在 阻 抗 的 上 半 部 而 非磁 性 區 域 在 下半 部 兩 區 域 的 刊沁一虧卜 。 收稿 日期 州卜 悶凈 月 圣一 樸 年 月 月 圣 州卜 引卜月 十一汗 月冷 月 十一姆一考卜刊冷