為了研究鋼板表面與背部缺陷多頻平衡電磁檢測相關(guān)問題，驗(yàn)證多頻平衡電磁方法對管道內(nèi)外缺陷的檢測效果，研究功率放大器在弱信號(hào)中的應(yīng)用，特進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)名稱:鋼板表面與背部缺陷多頻平衡電磁檢測

研究方向：自動(dòng)化及檢測技術(shù)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:根據(jù)電磁平衡技術(shù)的電磁場傳播特點(diǎn)，分析了鋼板內(nèi)外缺陷的檢測原理。采用有限元方法，研究了激勵(lì)頻率對內(nèi)外缺陷響應(yīng)信號(hào)的影響，優(yōu)化得到20 Hz和400 Hz的最佳頻率組合，并對預(yù)制內(nèi)外缺陷和裂紋的鋼板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

測試目的：根據(jù)趨膚效應(yīng)公式可知，電磁場的穿透深度與被測鋼板的電/磁導(dǎo)率與激勵(lì)頻率成反比。當(dāng)激勵(lì)頻率較低時(shí)，電磁回路受趨膚效應(yīng)影響較小，鋼板內(nèi)磁場分布均勻，利于檢測鋼板的外表面缺陷，但信號(hào)易受周圍電磁噪聲干擾;當(dāng)激勵(lì)頻率較高時(shí)，磁場受趨膚效應(yīng)限制，被束縛在鋼板表面，鋼板趨膚層達(dá)到局部磁飽和，這可增強(qiáng)鋼板內(nèi)表面缺陷檢測的靈敏度，但無法有效檢測鋼板外表面缺陷。多頻平衡電磁技術(shù)同時(shí)兼顧了高/低頻激勵(lì)的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)提高外表面缺陷的檢測能力與內(nèi)表面缺陷檢測的靈敏度。

測試設(shè)備: Aigtek功率放大器、函數(shù)發(fā)生器、多功能濾波器、高精度示波器、待測管道

放大器型號(hào): Aigtek Corporation ATA-3080

實(shí)驗(yàn)過程:

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

試件電磁屬性測試曲線

檢測探頭

實(shí)驗(yàn)中，函數(shù)發(fā)生器(Tektronix Corporation AFG31000)產(chǎn)生幅值1 V的正弦信號(hào)，電壓信號(hào)通過恒壓功率放大器(Aigtek Corporation ATA-3080)進(jìn)行功率放大后，接入探頭的激勵(lì)線圈進(jìn)行激勵(lì)電流加載;探頭檢測線圈的感應(yīng)信號(hào)通過多功能濾波器(NF Corporation 3611)進(jìn)行信號(hào)處理與調(diào)節(jié)，再接入高精度示波器(Tektronix Corporation MSO508)根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。該示波器可實(shí)現(xiàn)檢測信號(hào)特征量的提取和分析，并可進(jìn)行實(shí)時(shí)波形顯示與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

測試結(jié)果:

內(nèi)缺陷測試結(jié)果

外缺陷測試結(jié)果

外缺陷單頻-多頻平衡電磁測試對比

管道內(nèi)外表面缺陷加工示意圖

圖中，內(nèi)外缺陷深度變化與電壓信號(hào)具有很好的一致性，這有效地驗(yàn)證多頻平衡電磁方法對管道內(nèi)外缺陷的檢測能力。此外，當(dāng)管道無缺陷時(shí)，感應(yīng)電壓信號(hào)不為零，在零電壓附近波動(dòng)，這一方面可能是因?yàn)楣艿纼?nèi)表面并不光滑，導(dǎo)致左右磁腳距離管道表面距離不等;引起的感應(yīng)電流并非完全對稱分布;另一方面可能是因?yàn)楣艿兰庸み^程存在殘余應(yīng)力以及上一次檢測完畢后未對管道采取退磁措施，導(dǎo)致管道內(nèi)部的磁場非均勻分布，但電壓信號(hào)總體趨勢與理論分析相吻合。此外，對比檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：采用多頻平衡電磁方法可顯著增強(qiáng)管道內(nèi)表面缺陷的檢測深度(達(dá)到8 mm)，這是因?yàn)槎囝l激勵(lì)信號(hào)中的低頻成分可有效提高交變磁場在管壁內(nèi)的滲透深度，進(jìn)而提高內(nèi)表面缺陷的檢測深度。

通過以上的實(shí)驗(yàn)案例，相信您對功率放大器在多頻平衡電磁檢測中的應(yīng)用有了清晰的了解，如想了解更多有關(guān)功率放大器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，請持續(xù)關(guān)注安泰電子。

審核編輯：湯梓紅