Применение дифференциальной катушки для вихретоковой визуализации

Реферат 2
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Магнитоиндукционные методы зондирования 7
1.1 Особенности поведения переменных магнитных полей в металлах 7
1.2 Индукционные детекторы металла 7
1.2.1 Индукционные металлоискатели 8
1.2.2 Дефектоскопия металлических конструкций 8
1.3 Дифференциальные индукционные катушки типа «приём-передача» 9
2 Самоскомпенсированная катушка 10
2.1 Расчёт поля в квазимагнитостатическом приближении 10
2.2 Расчёт поля самоскомпенсированной катушки 11
2.3 Восстановление изображений методом винеровской фильтрации 15
2.4 Решение прямой задачи при зондировании симметричной
дифференциальной катушкой 17
2.5 Решение обратной задачи при зондировании симметричной
дифференциальной катушкой 21
3 Экспериментальные исследования 24
3.1 Применение самоскомпенсированной катушки 24
3.1.1 Конструкция самоскомпенсированной катушки 24
3.1.2 Пространственное сканирование самоскомпенсированной катушкой . 25
3.1.3 Влияние медной пластины 26
3.1.4 Визуализация объекта из алюминиевой фольги 27
3.2 Применение симметричной дифференциальной катушки 29
3.2.1 Конструкция симметричной дифференциальной катушки 29
3.2.2 Измерения на тестовых объектах 30
3.2.3 Восстановление изображений 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43

Купить

Магнитоиндукционное зондирование уже с начала 20-го века является основным методом обнаружения металлических объектов. Переменные магнитные поля наводят токи в любых металлических конструкциях. Измерение вторичного поля, создаваемого индукционными токами, позволяет обнаружить металлический объект. Данный принцип применим не только для обнаружения металлических объектов, но и для их дефектоскопии, то есть для обнаружения нарушений однородности и электрического контакта в металлических конструкциях (металлосодержащих средах).
Вопросом дефектоскопии металлических объектов занимались в Сибирском физико-техническом институте, в том числе, и на радиофизическом факультете ТГУ начиная с конца 30-х годов 20-го века. Так в 1936 г. под руководством В.Н. Кессениха молодые сотрудники СФТИ совершили поход-эксперимент с ручными транспортными дефектоскопами, чтобы обследовать рельсы главной магистрали Томской железной дороги. В ходе исследования, пройдя 1118 км, выявили(обнаружили) большое количество рельс с дефектами, а именно с трещинами. И казалось бы своим маленьким открытием, они предотвратили несколько крушений составов. С той же самой целью летом 1939 г. осуществили поход на железнодорожной магистрали Томск-Москва. Эти исследования привели к введению (использованию) дефектоскопных тележек системы СФТИ на ЖД транспорте.
Вихретоковая дефектоскопия основана на индуцировании переменных токов в исследуемом металлическом объекте внешним магнитным полем [1]. Индукционные токи вызывают искажение внешнего магнитного поля, что обнаруживается с помощью измерительной индукционной катушки [1-3]. В зависимости от электрофизических свойств металла и характера дефектов индукционные токи имеют различное распределение и фазу, что позволяет использовать вихревые токи для дефектоскопии.
И по сей день инструменты магнитоиндукционной дефектоскопии широко применяются в промышленности, системах безопасности, железнодорожном транспорте. Преимущественно вихретоковые дефектоскопы используют одиночный приёмопередающий датчик переменного магнитного поля и измеряют амплитуду и фазу сигнала в приёмной катушке. [4-6]. Одной из основных проблем магнитоиндукционного зондирования является существенное влияние поля катушки- источника на приёмную катушку. Для минимизации такого влияния применяются методы разделения приёмного сигнала по времени. После выключения катушки- источника индукционные токи в исследуемых объектах продолжают существовать какое-то время, и в это время включается приёмная катушка, которая не испытывая воздействия прямого поля от источника, позволяет обеспечить высокий динамический диапазон системы. Недостатком такой схемы является сложность изготовления. Другим способом уменьшения влияния прямого поля является применение дифференциальных катушек, в которых катушка- источник имеет вид окружности, а приёмная катушка имеет вид цифры 8 и располагается симметрично внутри катушки- источника, таким образом, прямое поле не воспринимается. Однако данная система анизотропная и в некоторых направлениях может не обнаружить объект. Целесообразна разработка изотропных систем катушек, в которых не наводится прямого поля от источника на приёмник.
Большинство существующих систем основаны на одном датчике, что позволяет обнаруживать электропроводящие неоднородности. Однако эти системы нельзя использовать для визуализации формы объектов. Различные исследователи работают над системами, которые визуализируют металлические объекты, используя измерения пространственной магнитной индукции, которые используют линейные и двумерные матрицы датчиков [13]. Важной проблемой для этих систем является быстрое уменьшение амплитуды магнитного поля и уменьшение его концентрации с расстоянием. Таким образом, пространственное разрешение систем ухудшается пропорционально расстоянию. Приемлемое пространственное разрешение может быть получено только в том случае, если исследуемый объект расположен близко к системе. В результате вихретоковое сканирование фактически становится контактным.
Для увеличения диапазона магнитно-индукционной визуализации необходимо увеличение уровня сигнал-шум датчиков, и необходима постобработка измеренного поля для увеличения пространственного разрешения изображений магнитно-индукционного зондирования. Повышение уровня сигнал-шум в основном является технической проблемой для разработки усилителей сигнала, но, кроме того, уровень сигнала можно увеличить, изменив конструкцию датчиков переменного магнитного поля. Например, мы можем использовать дифференциальные датчики [12]

Купить