Page 11 - 2024中国无损检测年度报告
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2.2 新型电磁检测相关理论及应用研究
2.2.1 粗糙面电接触理论模型和基于改进力电模
型的接触力测量方法
针对金属粗糙面间的接触力测量问题，提出
了通过接触电阻表征接触力的测量方法。建立了
相应的有限元计算程序，针对白光干涉仪粗糙面
测量倾斜误差，开发了去倾斜度算法，分别建立
了模拟粗糙面和实测粗糙面结构，明确了粗糙面 (d) 接触面间电位差与接触力的关系
接触电阻和接触应力的关联机理和信号特征。考
图 5 测试系统、粗糙面电接触理论模型与应用结果
虑应力对于材料宏观电导率的影响，提出了粗糙
2.2.2 新型脉冲涡流 - 电磁超声复合传感器开发
面电接触理论模型，建立了相应的数值计算程序，
理论模型和有限元模型的计算结果符合良好，进 常规单一电磁无损检测技术难以同时检测内
部和表面缺陷。前期提出的脉冲涡流 - 电磁超声
一步明确了材料电阻率不均匀带来的影响。搭建
了阵列直流电位接触电阻测试系统，测试了金属 一体化复合电磁无损检测技术 (PECT-EMAT) 能
够有效解决这一难题，但目前其研究对象仅限于
半球壳间不同位置的接触电阻，通过选取基准电
压，成功去除了粗糙度随机性带来的误差，获取 平板或大直径管道，不能考虑小径管道表面与传
感器的接触空隙对检测结果的影响。为此，本年
了可重复的接触力和接触电阻关系曲线，实现了
粗糙面间接触力的无损表征（见图 5）。 度开发了一种由柔性曲面线圈和平面永磁体组成
的新型复合电磁声传感器。基于 PECT-EMAT 复
合检测方法原理，建立了管道计算模型，对比了
平面和曲面线圈激发的近表面涡流场、平面和曲
面磁铁提供的偏置磁场，以及由线圈和磁铁构成
的三种不同构型复合检测传感器所激发的洛伦兹
力。计算结果和试验结果均表明，所开发的新型
传感器在 PECT-EMAT 复合检测中，脉冲涡流检
测灵敏度更高，电磁超声检测幅值更大（见图 6），
可提升综合检测能力，解决了小径管道曲率导致
(a) 模拟粗糙面轮廓
传统传感器检测性能下降的问题。
(a) 小口径管道新型传感器结构示意
(b) 理论模型与有限元模型计算结果
(b) 表面裂纹脉冲涡流检测结果
(c) 直流电位接触电阻试验系统
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