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针对航空航天、核电和石油化工等许多重要领域急需解决的多层导电结构里层和深层缺陷检测问题,应用低频和高频激励相结合的多频电涡流检测(ECT)原理,引入新型巨磁电阻磁场传感器,构建多层导电结构深层缺陷(腐蚀、气隙、裂纹等)新扫描检则系统,以实现多层结构里层、深层缺陷的高灵敏度、定量化(深度、形状与尺寸)检测,对于促进ECT检测的技术进步,提高检测水平,增强机器产品运行安全性,消除事故隐患,具有重要的科学意义与应用价值。本文的研究工作如下:
(1)简要介绍电涡流检测技术的概况,并结合国家自然科学基金项目,提出了多层导电结构深层缺陷无损检测的研究课题,介绍了本课题组所采用的技术路线及研究进展,提出了本文的研究内容;
(2)研究应用于多层导电结构深层缺陷电涡流检测的有限元正向模型及其仿真技术;并基于ANSYS软件,编制APDL程序;结合两层铝板结构内部缺陷的电涡流检测,仿真计算其电磁场变化情况,给出电磁场矢量磁位、磁感应强度矢量解和单元解的分布和变化的仿真结果;
(3)深入地研究了巨磁电阻效应的原理和二流体解释模型,介绍了多层膜巨磁电阻材料、结构、影响因素及其应用前景,提出了将巨磁电阻传感器应用于电涡流检测的可行性和优越性;
(4)提出将巨磁电阻传感器应用到电涡流检测中,并提出了基于巨磁电阻的三种电涡流探头结构设计方案;对巨磁电阻芯片进行了选取和性能分析;
(5)介绍了基于巨磁电阻传感器的新型电涡流扫描检测系统原理及激励信号源电路的设计,并分析了检测系统的特点和优点。