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南航
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飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测（南航）,飞机,铆钉,裂纹,脉冲,涡流,检测,南航
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G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 关于飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测. d o c 的全文标红报告一、总体报告报告编号0 92 43a b 450 a b 47 e b 8 0 b 47 a d c f 2 8 c 9d d f送检文档飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测. d o c送检单位测光学院送检人付跃文文档字数142 19（个）检测时间2 0 15-0 6 -18 15: 57 : 0 5 检测范围论文库（2 3, 0 0 万篇+ 数十亿网页，涵盖国内最大的在线论文库、中文科技论文库、在线首发论文库2 30 0 多万篇，以及数十亿网络资源），中文期刊库（90 , 0 0 万篇，涵盖中国期刊论文网络数据库、中文科技期刊数据库、中文重要学术期刊库、中国重要社科期刊库、中国重要文科期刊库、中国中文报刊报纸数据库、中国学术期刊库、中国专利数据库、中国会议论文数据库、英文数据库( 涵盖期刊、博硕、会议的英文数据) 等），T o n d a 论文库（10 , 0 0 万篇，涵盖中国学位论文数据库、中国优秀硕博论文数据库、部分高校特色论文库、中国学术会议论文数据库、英文数据库( 涵盖期刊、博硕、会议的英文数据以及重要外文数据库如Em e r a l d 、H e i n O n l i n e 、JST O R等），资源共享对比源，我的自建库，我的自建库，我的自建库。 总相似比7 . 2 % 即复写率与引用率之和检测指标自写率 92 . 8 （%） 复写率 2 . 16 （%） 引用率 5. 0 4（%）相似比互联网 1. 49（%） 学术期刊 0 . 2 6 （%） 学位论文 0 . 41（%） 资源共享库 0 . 0 （%） 自建库 0 . 0 （%） 指标说明：1. 总相似比即类似于重合率。总相似比即送检论文中与检测范围所有文献相似的部分（包括参考引用部分）占整个送检论文的比重，总相似比= 复写率+ 引用率。2 . 引用率即送检论文中被系统识别为引用的部分占整个送检论文的比重（引用部分一般指正确标示引用的部分）。3. 自写率即送检论文中剔除雷同片段和引用片段后占整个送检论文的比重，一般可用于论文的原创性和新颖性评价，自写率G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 = 1-复写率-引用率。4. 复写率即送检论文中与检测范围所有文献相似的部分（不包括参考引用部分）占整个送检论文的比重。5. 红色字体代表相似片段；蓝色字体代表引用片段；黑色字体代表自写片段。二、检测结果示意图三、相似文献汇总：序号文献来源相似片段数1篇名：浅谈涡流检测承压特种设备检验中的应用来源：互联网出处：h t t p : / / w w w . b a i d u . c o m / l i n k ? u r l = K PT R_ E6 Y0 Y3w Zn K i q . . .1个2篇名：飞机多层结构腐蚀缺陷检测系统的研究与实现-EA W 电子设计应用来源：互联网出处：h t t p : / / w w w . e a w . c o m . c n / n e w s / n e w s d i s p l a y / a r t i c l e / . . .1个3篇名：多层金属结构中腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术研究来源：学位论文作者：徐平出处：硕博学位论文2 0 0 51个4篇名：远场涡流检测技术在高压加热器检验中的应用来源：学术期刊作者：冯活河出处：冯活河2 0 0 41个G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 四、全文相似详情 毕业设计（论文） 题 目： 飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测 学 院： 测试与光电工程学院 专业名称： 测控技术与仪器 班级学号： 110 8 13 学生姓名： 陈佩军 指导教师： 付跃文 二O 一五 年 六月 飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测 学生姓名：陈佩军 班级：110 8 13 指导老师：付跃文 摘要：脉冲涡流检测技术用于飞机的无损检测中，被证实能有用地实现对飞机多层构造和机身重叠部位隐含的腐蚀缺陷的检测和评估, 因而成为目前无损检测范围的一个研究热门。 本文的目的是研究飞机多层结构中铆钉周围的裂纹的检测，主要进行传感器优化设计研究。 论文绕至了嵌入T M R芯片的探头，结合探头的匝数，激励线圈之间的距离等因素，设计了一种C形探头。针对铆钉周围微小裂纹，通过研究激励线圈匝数和绕有激励线圈的C形骨架的地脚水平间距及C形的材料（p c 管和非晶态合金）对传感器进行优化设计，提高探头的检测灵敏度。通过优化，得出了该类传感器的优化参数，并且分析了进一步研究的方向。 关键词：脉冲涡流, T M R芯片, C形探头，非晶态合金 指导老师签名： Pu l s e d e d d y c u r r e n t t e s t i n g o f a i r c r a f t r i v e t a r o u n d c r a c k St u d e n t n a m e : Ch e n Pe i j u n Cl a s s : 110 8 13 Su p e r v i s o r : Fu Yu e w e n A b s t r a c t : Pu l s e d e d d y c u r r e n t t e c h n o l o g y i s u s e d i n n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g o f t h e p l a n e ，w h i c h i s p r o v e n t o b e e f f e c t i v e i nm o n i t o r i n g a n d e v a l u a t i n g t h e p a r t s o f m u l t i l a y e r s t r u c t u r e a n d t h e i m p l i c i t c o r r o s i o n f l a w s i n a i r c r a f t f u s e l a g e o v e r l a p p i n gp a r t s , t h u s i t b e c o m e s t h e f i e l d o f n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g a h o t t o p i c . T h e p u r p o s e o f t h i s a r t i c l e i s t o s t u d y t h e p l a n e i n t h e m u l t i l a y e r s t r u c t u r e a r o u n d t h e r i v e t c r a c k d e t e c t i o n , m a i n l y f o r s e n s o ro p t i m i z a t i o n d e s i g n r e s e a r c h . Pa p e r s a r o u n d t h e p r o b e t o t h e e m b e d d e d T M R c h i p s , c o m b i n i n g w i t h t h e p r o b e o f t h e n u m b e r o f t u r n s , f a c t o r s s u c h a s t h ed i s t a n c e b e t w e e n t h e d r i v e c o i l , w e d e s i g n a C s h a p e p r o b e . A r o u n d t i n y c r a c k f o r r i v e t , b y s t u d y i n g t h e e x c i t a t i o n c o i l n u m b e ro f t u r n s a n d a r o u n d t h e a n c h o r w i t h a C s h a p e o f d r i v e c o i l s k e l e t o n a n d C s h a p e h o r i z o n t a l s p a c i n g m a t e r i a l ( PC t u b e a n da m o r p h o u s a l l o y ) o p t i m i z e t h e s e n s o r d e s i g n , i m p r o v e t h e p r o b e o f t h e d e t e c t i o n s e n s i t i v i t y . T h r o u g h t h e o p t i m i z a t i o n , t h eo p t i m a l p a r a m e t e r s o f t h e s e n s o r i s o b t a i n e d , a n d t h e d i r e c t i o n o f f u r t h e r r e s e a r c h a r e a n a l y z e d . K e y w o r d s ：Pu l s e d e d d y c u r r e n t t e s t i n g , T M R s e n s o r , C-s h a p e d p r o b e ，a m o r p h o u s a l l o y Si g n a t u r e o f Su p e r v i s o r : 目录 H YPERLI NK l _ T o c 10 7 6 2 1引言 1. 1课题的依据及意义1 1. 2 脉冲涡流检测国内外的研究应用2 1. 3 研究内容及实验内容3 1. 4 研究目标及特色4 2 脉冲涡流检测的理论基础 2 . 1涡流检测原理5 2 . 2 脉冲涡流检测原理5 2 . 3脉冲涡流检测对飞机铆钉孔周裂纹的作用原理6 3 检测系统的设计 3. 1检测系统的结构8 3. 2 检测信号的时域特征10 3. 3 裂纹缺陷试块的制作11 G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 4 检测探头的设计参数优化原理 4. 1 C形传感器的设计原理13 4. 2 C形传感器的参数优化14 5传感器测试结果与分析 5. 1相同匝数不同材料骨架对铆钉孔周裂纹测试结果15 5. 2 相同骨架不同匝数的探头对铆钉孔周裂纹测试结果16 5. 3相同匝数不同规格骨架的探头对铆钉孔周裂纹测试结果18 5. 4不同深度缺陷的检测结果2 0 5. 5 激励线圈到探测板的距离对铆钉孔周裂纹的检测2 1 5. 6 C形探头与圆柱形及斜角式探头的对比2 2 6 总结与展望2 4 参考文献2 5 致 谢2 6 飞机铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测 1引言 1. 1课题的依据及意义 无损检测技术是指不破坏物体，借助现有的技术和设备仪器，对被检对象内部及表层的结构、状况、性质及缺陷的类型、数目、性质、位置、形状、尺寸、分布及其变化进行检测的一种手段。无损检测技术已经成为现代工业发展的必要工具，在冶金、石油化工、船舶业、航天航空、电力以及核能领域得到了重要的利用。 涡流检测是常规无损检测技术之一，涡流检测是以电磁感应为原理基础。涡流的基本原理是检测通电线圈在导电材料上因涡流场引起的线圈阻抗的改变。因而, 把探头放在工件上移动时, 碰到缺陷及材料、尺寸等改动时, 用涡流检测仪器可以获得线圈阻抗变化量，从而可以知道工件的表面有没有缺陷或别的尺寸等改变。影响涡流场改变的因素特别多, 就如探头线圈与被测工件的耦合程度等等。因而, 利用这一特点就可以处理金属材料探伤、测量其厚度等问题。 脉冲涡流检测技术是一种新技术, 脉冲涡流对飞机铆接试块的中层间和次表面缺陷的探伤能力、分类鉴别能力、材料消耗的定量检测和评估等方面优势特别明显。脉冲涡流检测技术主要用在一些飞机, 检测效果显著，因此成为当今无损检测范围内的一个研究方向。通常情况下飞机的飞行条件相对比较恶劣如航母上的战斗机，长期会受到恶劣的环境影响，飞机的机身通过铆接，时间就了就可能在铆钉孔周边产生裂纹。铆钉孔周围的缺陷存严重影响飞机的使用安全，发现铆钉孔周围缺陷然后我们对缺陷进行评估看是否符合飞行标准，保证我们的飞机的安全可靠，减少一些不必要的损失，对于民用飞机也是一样的，从而保证飞机的安全，飞机脉冲涡流技术检测铆钉孔周裂纹一个很有意义的课题。本课题是根据脉冲涡流检测对铆钉的检测特点，设计优化新型的探头，以改善以往无损检测领域各种检测方法对于铆钉内各种缺陷检测精度不高，效率偏低的状况。为我国航空领域以及人民生产和生活所需铆钉的安全使用贡献一份力量。从而本课题所涉及的探头设计与比较对于国家航空工业的发展有一定的积极促进作用。 1. 2 脉冲涡流检测国内外的研究应用 1. 2 . 1脉冲涡流国外在研究现状 加拿大皇家陆军学院学者V. K . Ba b b a r 和P. R. U n d e r h i l l 针对服役的CF18 8 型号及美国F/ A -18 战机损伤进行脉冲涡流安全检测。主要针对飞机铆接结构铆钉周围裂纹检测设计了差分探头，并且利用有限元进行仿真，实验结果和仿真分析吻合良好1, 2 。在此基础上设计了8 通道对对称式阵列探头，对铆钉周围不同大小和方向裂纹进行有限元仿真，给检测来的信号进行频域分析，选用了PCA 分析法来鉴别裂纹缺陷信号。实验结果证明该PEC-PCA 结合能够有效的实现铆钉周围裂纹的检测3-5 。 美国学者Bu z z W i n c h e s k i 在飞机多层铆接结构缺陷检测研究中，针对铆钉周围滋生裂纹检测设计了一种自归零式传感器，该探头采用传统圆形线圈作为激励，将其置于杯状导磁体内部，不同的是采用了一种新型导磁体材料，使得激励磁场在多层结构中的渗透深度大大增加。该传感器采用了一种SD T （自旋式磁隧道效应）磁传感器来直接测量磁场，该磁传感芯片灵敏度高、温度稳定系好，有利于微弱磁场的测量。他还对多层结构铆钉周围裂纹检测做了仿真分析，仿真结果表明该探头该传感器结构能够很好的聚焦磁场，减缓磁场在被测样件内的衰减速率从而增强了传感器对深层缺陷的检测能力。采用实验与仿真相结合的方法证明了该传感器在多层铆接结构裂纹检测中的实用性6 。 美国M i c h i g a n St a t e U n i v e r s i t y 学者G . Ya n g 和曾志伟等人在解决飞机多层铆接结果铆钉周围裂纹检测方面做了大量的工作，他们设计了一套以G M R磁传感器为基础的脉冲涡流检测系统。在探头设计上，他们采用了一种双激励聚焦结构线圈作为激励，该激励能够在检测试块上产生局部均匀的瞬态感应涡流，对裂纹缺陷较为敏感。在信号处理方法上，分析带缺陷铆钉周围不同位置检测信号的能量谱来确定缺陷的存在。在解决探头提离问题上，他们采用了数理统计中的不变形模式识别方法对裂纹缺陷和因探头提离而产生的干扰信号进行区分，大量实G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 验结果表明该方法行之有效7 -9 。并且就铆钉材料分别为铝和钢做了仿真分析，对比了两种材料下铆钉周围磁场及涡流的分布，仿真和实验表明钢材料铆钉周围滋生裂纹检测难度要大于铝材料铆钉周围裂纹检测。为了解决这一问题，他们不同于以往的检测单方向磁场方法，通过测量裂纹上方三个方向的空间磁场变化并且利用图像融合技术，实现了钢结构铆钉周围微小裂纹的检测10 , 11 。 1. 2 . 2 脉冲涡流国内研究现状 徐平，罗飞路等人对飞机多层金属结构里的腐蚀缺陷脉冲涡流检测技术的研究12 。由于飞机的机身蒙皮和机翼壁板通常情况都采用多层铝合金复合结构，然而腐蚀缺陷一般会出现在多层结构的第二层上，所以不容易被我们发现，危害很大。进而他们对这一现象做了一系列的研究，用脉冲涡流检测技术检测飞机多层结构中的腐蚀缺陷，他们做了一整套完整的检测系统去检飞机多层金属的腐蚀，其中就包括了检测所需要的脉冲检测传感器，他们做的传感器模块由一个矩形的激励线圈和一个空心圆柱形的检测线圈两部分组成的，给激励线圈一个方波信号使得激励线圈在工件表面产生涡流，将检测线圈放置在激励线圈底面中心点的部位，从而可以检测涡流场的变化。 杨宾峰，罗飞路等在脉冲涡流在飞机铆接结构无损检测中的应用研究13 。杨、罗等人用霍尔传感器当做磁场测量器件。进而对铆钉周围呈现的裂纹缺陷进行测量, 就可以知道缺陷在什么位置有多大以及他们和检测特征量之间有什么联系, 要试验证明脉冲涡流是一种有效的检测飞机铆接结构缺陷的方法。他们使用脉冲涡流技术对飞机铆接部位处发生的裂纹缺陷进行了检测, 从实验得到的数据分析看, 磁场变化量的最大值时间主要受裂纹深度的影响, 所以, 就可以按照最大值时间作为特征量对深度进行测量。在缺陷深度一定的情况下，磁场变化量的最大值主要受裂纹长度的影响, 这时, 可以提取最大值为特征量对裂纹的长度进行定量14 。 1. 3 研究内容及实验内容 1. 3. 1 研究内容 1设计并制作脉冲涡流检测用到的多层金属结构试块。 2 设计并制作一系列检测铆钉孔周裂纹脉冲涡流检测传感器。 3. 通过大量实验对设计的传感器各项参数进行优化选择。 4用M A T LA B软件对信号进行降噪。 1. 3. 2 实验内容 根据这次试验传感器的检测结果进行分析，并作对比处理，以达到传感器优化的目标，步骤如下： 1查阅国内外文献，分析国内外铆钉孔周裂纹脉冲涡流检测传感器的设计及信号处理方法。 2 制作实验要用到的脉冲涡流检测飞机多层金属铆接试块。 3设计并制作一系列的铆钉孔周裂纹脉冲涡流检测用的传感器。 4对传感器进行测试，并利用测试数据对传感器参数进行优化，给出探头优化设计的几个参数。 5通过实验的检测系统去获得我们需要的信息，并把获得来的信号进行消噪处理，结合软件进行数据分析和处理。 1. 4 研究目标及特色 1. 4. 1 目标 针对飞机铆钉孔周裂纹检测设计相应的脉冲涡流探头。 通过大量实验，对探头参数进行优化设计，以提高探头的检测灵敏度。 1. 4. 2 特色 根据查找的国内外相关资料可看出本次我们研究的主要特色是：飞机多层铆接结构铆钉孔周裂纹检测一直是一个热点也是难点问题，综合国内外飞机多层铆接结构孔周裂纹检测方法研究，设计相应脉冲涡流检测探头，通过大量实验对探头各项参数进行优化，以提高探头的检测灵敏度，从而实现对飞机铆钉孔周裂纹很好的检测。 2 脉冲涡流检测的理论基础 2 . 1涡流检测原理 涡流检测是以电磁感应原理为基础的无损检测方法。它的基本原理是：当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，线圈产生的交变磁场会在导体中感生出涡流。涡流的大小、相位及流动形式受到试件性能及有无缺陷的影响，而涡流的反作用磁场又使线圈的阻抗发生变化，如图2 -1所示。 图2 -1 涡流检测原理图 2 . 2 脉冲涡流检测原理 脉冲涡流检测是将脉冲激励信号施加在激励线圈两端，感生出一次磁场，磁场在试件内部感生涡流场，涡流场在试件内部又感生二次磁场，通过对一次磁场和二次磁场的叠加大小和磁场的变化来获得被检件内部信息，下面是脉冲涡流检测过程示意图2 -2 ，其相对于我们传统涡流检测用到的正弦激励信号，脉冲激励信号包含更宽的频谱，可以展开很多频率的正弦分量，因此，一次脉冲涡流检测相当于许多个不同频率的传统涡流检测的叠加体，这样不止节约了时间而且提高了检测精度。电流激励之所以要比电压激励好是因为感应磁场与激励线G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 圈中电流成正比，而不是与电压成正比，并且激励线圈中电流不会随线圈阻抗的变化而发生变化。脉冲涡流检测的脉冲信号如图 2 -3所示。 图2 -2 脉冲涡流检测的过程 图2 -3 脉冲激励信号 2 . 3脉冲涡流检测对飞机铆钉孔周裂纹的作用原理 用一定占空比的方波信号作为脉冲涡流检测中脉冲激励，将这个激励连接在线圈的两个端口，产生一个衰减速度相当快的脉冲激励磁场，由于磁场的变化就会在我们要检测的工件内部形成一个涡流场，这个涡流场进而感应出一个瞬间衰减的涡流磁场出来，如果要检测的铆钉孔周边存在缺陷时，缺陷附近分布的涡流就会发生改变，就会影响到涡流磁场分布。这时脉冲涡流传感器的检测线圈或者磁敏传感器通过测量瞬态感应电压信号的变化量来间接反映试块中磁场的变化情况，获取缺陷信息。一些比较深层缺陷的检测，一般脉冲涡流选用T M R传感器来直接测量磁场垂直分量。寻找参考点后，得到参考信号，在移动传感器得出另一个信号，对两者进行差分处理，在无缺陷处的信号幅值为零，在有缺陷处将有一个差分值，这个差分的幅值大小和差分分布与缺陷的尺寸和位置有关。脉冲涡流探头检测示意图2 -4。 图 2 -4 脉冲涡流探头检测示意图 3 检测系统的设计 3. 1检测系统的结构 本次毕设所用的检测系统主要由四个部分构成, 分别是：脉冲信号发生器、被检试块、传感器( T M R传感器和激励线圈) 、采集系统与调理模块，实物图如3-1所示，其系统框图和简示图分别如图3-2 和3-3所示。 图3-1 检测系统实物图 图3-2 脉冲涡流检测系统图 图3-3 检测飞机铆钉孔周裂纹 3. 1. 1 脉冲信号发生器模块 信号发生器模块采用可编程式脉冲信号发生器产生脉冲方波激励信号，激励信号稳定，频率及占空比都可调。 3. 1. 2 传感器模块 本次毕设用到的传感器模块由激励线圈和T M R传感器两部分组成。例如激励线圈采用C形结构线圈时, T M R传感器在铆钉边上, 磁场发生变化了，T M R传感器就可以检测到。 3. 1. 3 被检件模块 检测所用到的金属试块的规格是40 0 m m 450 m m 1. 5m m （长 宽 深）的铝板，我们在铆钉周边加工了一些裂纹缺陷，长度有长有短的，从而更好的实现我们实验得要求。裂纹缺陷的长度为1m m , 2 m m , 3m m , 4m m , 5m m , 6 m m , 7 m m , 8 m m ，然后将这一块加工好的铝合金板放在其他尺寸相同的完好的板中，最后采用铆接技术结合在一起，检测不同深度，不同长度，进而优化我们做的探头，达到我们所需要的结果。 3. 2 检测信号的时域特征 实验中得到的参考信号和缺陷信号以及两者差分后的差分信号构成的时域特征如图3-6 所示, 我们可以从图中看到峰值显示，包括电压和时间。还有超过基准点的时间。缺陷的尺寸关系到电压值; 缺陷的尺寸和在被检件中的位置关系到时间峰值; 缺陷深度的相关信息可以从超过基准点的时间得出。然后我们根据这个条件，对数据进行瞬态分析得到所需的缺陷的信息。 用单探头进行检测主要运用差分信号检测原理，探头在试块上移动，在没有缺陷的部位采集一个参考信号，然后在有缺陷的部位采集到一个信号，最后我们将这两个信号进行差分处理，获得一个差分信号。我们可以根据差分信号为不为零，就可以判断有没有缺陷的存在。图3-7 就是一个没有缺陷时的差分信号图。 图3-6 脉冲涡流信号及缺陷差分信号 图3-7 没有缺陷时的差分信号图 3. 3 裂纹缺陷试块的制作 利用自制的探头探测多层合金试块铆钉周围缺陷，用LY12 铝合金板设计多层结构的试块。铆钉周围裂纹如图3-8 所示。实验用到的金属试块每层的规格是40 0 m m 450 m m 1. 5m m （长 宽 深）如图3-9所示。实物图3-10 所示。 图3-8 铆钉裂纹示意图 图3-9铆钉试块俯视图 图3-10 铆接试块实物 4 检测探头的设计和参数优化原理 4. 1 C形传感器的设计原理 相对与传统的圆柱形脉冲涡流探头和斜角式脉冲涡流探头，传统的圆柱形对检测深层裂纹效果不佳，而斜角G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 式的没有形成封闭的磁场。为了改善圆柱形及斜角式的不足，本文设计了C形探头。C形线圈具有方向特性，能够产生均匀的脉冲涡流，而且能形成封闭的磁场。 本探头设计的出发点如下：为了能形成封闭的的磁场，对检测很有利，本文设计了C形探头进行实验。首先我们将探头线圈绕至在C形塑料骨架上，C形的两角放在钻好矩形孔的塑料板中，T M R传感器位于铆钉孔边，因为铆钉边上的磁场强度大，检测效果最好。 设计的C形探头具体尺寸为：探头外径为45m m 时，内径30 m m ，高度2 5m m 。探头两个角之间的距离为2 5m m , 绕探头的金属线直径0 . 41m m ，线圈匝数一共2 0 0 匝。C形探头实物图如4-1所示。 图4-1 C形探头实物图 把探头放在试件上，塑料板上的孔对准铆钉，找一个无缺陷的作为参考值，再去检测其他地方的铆钉处检测最后系统会自动按程序作出两者信号的差分值，如图4-3所示。 图4-3脉冲涡流差分信号 4. 2 C形传感器的参数优化 灵敏度：灵敏度就是检测缺陷的能力的一种体现。灵敏度高检测效果就很明显，灵敏度太低，有些缺陷就会漏检。 灵敏度公式为： 表示差分信号幅值， EM BED Eq u a t i o n . K SEE3 * M ERG EFO RM A T 参考信号幅值 根据之前绕至在C形塑料骨架上的探头可以对飞机铆钉孔周裂纹进行检测，所以我们对探头进行优化。通过三个方面对C形传感器进行优化。如下： 磁芯材料； 激励线圈的匝数的选择； C形磁芯地脚水平间距。 改变这三个方面，C形探头内径40 m m , 外径50 m m , 高度2 5m m 进行了探头的优化，下图是绕至在非晶态合金上面的探头。 图4-5 C形探头（非晶态合金） 5传感器优化具体测试结果及分析 5. 1相同匝数不同材料骨架对铆钉孔周裂纹测试结果 1. 2 0 0 匝，间距2 5m m 的C形探头（p c ）对多层合金试块进行检测为4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-1所示。 图5-1 C形探头（p c ）线圈检测裂纹差分图 2 . 2 0 0 匝，间距2 5m m 的C形探头（非晶态合金）对多层合金试块进行检测为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-2 所示。 图5-2 C形探头（非晶态合金）线圈检测裂纹差分图 空心线圈和非晶态合金灵敏度对比，如图5-3所示。 图5-3 空心线圈和非晶态合金灵敏度对比图 从上图就可以看出加有非晶态合金的探头可以检测到3m m 缺陷，空心线圈则不可以检测到。加有非晶态合金的探头不论是检测3m m 还是4m m ，5m m , 8 m m 缺陷都比空心线圈检测灵敏度高。磁芯材料对检测灵敏度有影响。 5. 2 相同骨架不同匝数的探头对铆钉孔周裂纹测试结果 对同样规格的磁芯但是线圈匝数为10 0 匝，150 匝，2 0 0 匝和2 50 匝的C形探头进行了铆钉裂纹的检测。裂纹位于试块第三层，在距表面3m m 以下。 1. 绕至10 0 匝线圈的探头测得长度为分别为4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-4所示： 图5-4 10 0 匝线圈检测裂纹缺陷差分图 2 . 绕至150 匝线圈的探头测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-5所示： 图5-5 150 匝线圈检测裂纹缺陷差分图 3. 绕至2 0 0 匝线圈的探头测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-2 所示： 4. 绕至2 50 匝线圈的探头测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-6 所示： 图5-6 2 50 匝线圈检测裂纹缺陷差分图 5. 不同匝数相同间距灵敏度对比, 图5-7 是线圈匝数改变时3m m 裂纹处的灵敏度图，5m m 的灵敏度图见图5-8 。 图5-7 3m m 缺陷检测灵敏度图 图5-8 5m m 缺陷检测灵敏度图 通过用匝数为10 0 ，150 ，2 0 0 ，2 50 的探头采集数据及灵敏度图。发现匝数为2 0 0 匝，检测灵敏度高。不同匝数探头检测相同缺陷大小，匝数多的不一定比匝数少的好，匝数少的也不一定比匝数多的效果好。 5. 3相同匝数不同规格骨架的探头对铆钉孔周裂纹测试结果 1. C形磁芯地脚水平间距为2 0 m m 的探头测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如G o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 图5-4所示： 图5-9 2 0 0 匝线圈检测裂纹缺陷差分图 2 . C形磁芯地脚水平间距为2 5m m 测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-2 所示： 3. C形磁芯地脚水平间距为30 m m 测得长度为分别为3m m , 4m m ，5m m ，6 m m ，8 m m 的裂纹的差分图，如图5-10 所示： 图5-10 2 0 0 匝线圈检测裂纹差分图 相同匝数不同间距灵敏度对比 图5-11 灵敏度图 上可以看出C形磁芯地脚水平距离为2 5m m 的灵敏度相比2 0 m m 和30 m m 处检测灵敏度都高。 5. 4不同深度缺陷的检测结果 根据前面的数据获得C形磁芯地脚水平间距2 5m m 匝数为2 0 0 匝的探头检测灵敏度高，用最优的探头检测不同深度的缺陷。图5-12 缺陷在第二层5m m 处的缺陷图。图5-13，缺陷在第三层时5m m 处的缺陷图。 图5-12 第二层 5m m 裂纹缺陷图 图5-13第三层5m m 缺陷图 从图5-12 和5-13就可以看出缺陷的深度对检测效果是有影响的。深度越浅检测效果越好。反之效果会降低。 5. 5 激励线圈到探测板的距离对铆钉孔周裂纹的检测 在实验过程中我们发现一个现象，探头的激励线圈到多层金属试块距离较大时差分信号不稳定，绕了两个2 0 0 匝的线圈的探头，其中一个探头的激励线圈到多层金属试块距离较大时差分信号不稳定，不利于检测铆钉孔周裂纹。如图5-12 ，探头如图5-13。另外一个探头的激励线圈到多层金属试块较近检测效果较好见图5-2 。 图5-14 线圈匝数为2 0 0 图5-15 2 0 0 匝的探头 5. 6 C形探头与圆柱形及斜角式探头的对比 1. 2 0 0 匝间距为2 5m m 的C形探头与圆柱形对比。圆柱形探头的差分图如图5-16 所示： 图5-16 圆柱形探头检测裂纹的差分图 从图5-2 从图5-16 ，可以看出C形探头检测能力高。C形探头可以检测到3m m 缺陷，圆柱形探头则不可以检测到。 2 . 2 0 0 匝间距为2 5m m 的C形探头与斜角式探头的对比, 斜角式探头的差分图如图5-17 ： 图5-17 圆柱形探头检测裂纹的差分图 从图5-2 和5-17 可以看出，C形探头不如斜角式探头检测能力。 差分图的幅值幅值和选择的激励电压有关，本次设计的C形探头还有些不足之处。 6 总结与展望 总结：本次设计最主要的内容就是对脉冲涡流传感器的设计与优化，然后通过查阅资料和实验结果，选择出更能达到工作效果的传感器。传感器虽说是涡流检测的一部分，但是他至关重要，它会影响到后续的工作。传感器的制作的好坏，影响你对缺陷检测。所以一个好的传感器对于检测人员是多么重要。实验结果概括为以下几点： 1 . 从本次设计的探头测试来看，对同一裂纹缺陷，塑料骨架做的探头与非晶态合金做的探头匝数相同时，非晶态合金做的探头的检测灵敏度比塑料骨架做的探头高。 2 . 2 0 0 匝的非晶态合金做的探头检测灵敏度高于其他匝数的探头。 3. C形探头（非晶态合金）的两个角的距离为2 5m m , 检测灵敏度高。 4 . 从两个绕有2 0 0 匝线圈非晶态合金探头到多层金属试块的距离的检测效果可以得出，线圈靠近多层金属试块，差分信号更稳定，检测效果会更好。 5. C形探头比圆柱形探头检测能力高，不如斜角式探头。 展望：本论文做出的探头对裂纹缺陷的检测取得了一定的效果，但是由于自身水平和能力还有所欠缺，因此还存在很多不足之处，所以还有很多方面需要改进。考虑一些影响因素使得C形探头检测效果比斜角式探头更好些。 参考文献1 T . W . K r a u s e , P. R. U n d e r h i l l , V. Ba b b a r . T r a n s i e n t ( Pu l s e d ) Ed d y Cu r r e n t I n s p e c t i o n o f CF18 8 I n n e r W i n g Sp a r T h r o u g hCa r b o n / Ep o x y Sk i n w i t h Fe r r o u s Fa s t e n e r s Pr e s e n t J . ND T i n Ca n a d a 2 0 12 c o n f e r e n c e .2 P. R. U n d e r h i l l , A . T e t e r v a k a n d T . W . K r a u s e . T r a n s i e n t Ed d y Cu r r e n t Fo r d e t e c t i o n o f c r a c k s i n M u l t i -La y e r a l u m i n u ms t r u c t u r e s i n t h e p r e s e n c e o f f e r r o u s f a s t e n e r s J . ND T i n Ca n a d a 2 0 111.3 V. K . Ba b b a r , P. R. U n d e r h i l l , C. St o t t , T . W . K r a u s e . Fi n i t e e l e m e n t m o d e l i n g o f s e c o n d l a y e r c r a c k d e t e c t i o n i n a i r c r a f tG o c h e c k 论文检测报告 h t t p : / / e d u . g o c h e c k . c n 大学生版 b o l t h o l e s w i t h f e r r o u s f a s t e n e r s p r e s e n t J . ND T &E I n t e r n a t i o n a l . 6 5( 2 0 14) : 6 4-7 1.4 T . W . K r a u s e , P. H o r a n a n d P. R. U n d e r h i l l . Pu l s e d e d d y c u r r e n t d e t e c t i o n o f c r a c k s i n CF-18 8 i n n e r w i n g s p a r t h r o u g hi n s u l a t i n g w i n g s k i n u s i n g m o d i f i e d Pr i n c i p a l Co m p o n e n t s A n a l y s i s . ND T i n Ca n a d a 2 0 12 c o n f e r e n c e .5 Pe t e r F. H o r a n , Pe t e r Ro s s U n d e r h i l l , a n d T h o m a s W . K r a u s e . Re a l T i m e Pu l s e d Ed d y Cu r r e n t D e t e c t i o n o f Cr a c k s i nF/ A -18 I n n e r W i n g Sp a r U s i n g D i s c r i m i n a n t Se p a r a t i o n o f M o d i f i e d Pr i n c i p a l Co m p o n e n t s A n a l y s i s Sc o r e s . I EEE SENSO RSJO U RNA L. 2 0 14, 14( 1) : 17 1-17 6 .6 W i n c h e s k i B. D e v e l o p m e n t o f SD T s e n s o r b a s e d e d d y c u r r e n t p r o b e f o r d e t e c t i o n o f d e e p f a t i g u e c r a c k s i n m u l t i -l a y e rs t r u c t u r e J . ND T & E I n t e r n a t i o n a l , 2 0 10 ( 43) : 7 18 -7 2 5.7 Ya n g G , T a m b u r r i n o A , U d p a L, e t a l . Pu l s e d e d d y -c u r r e n t b a s e d g i a n t m a g n e t o r e s i s t i v e s y s t e m f o r t h e i n s p e c t i o n o fa i r c r a f t s t r u c t u r e s J . IEEE T r a n s a c t i o n s o n M a g n e t i c s , 2 0 10 , 46 ( 3) : 910 -917 .8 G . Ya n g , Z. Ze n g , Y. D e n g . Se n s o r -t i l t i n v a r i a n c e a n a l y
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