測(cè)厚儀是板帶軋制生產(chǎn)過程中必不可少的測(cè)量設(shè)備,為軋機(jī)控制系統(tǒng)提供反饋信息,可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到所要求的厚度,電導(dǎo)率測(cè)量可用于對(duì)板材材質(zhì)的分選。針對(duì)工業(yè)軋制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)出板材厚度的要求,目前應(yīng)用于實(shí)際的非接觸式測(cè)厚傳感器和測(cè)量方法各自都存在著使用局限性。所以為了研究出一種用于軋機(jī)的測(cè)量速度快、成本低的測(cè)量方法,本文提出采用單線圈渦流對(duì)不同特性的板材厚度及電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量,在分析單線圈渦流檢測(cè)原理以及相關(guān)技術(shù)方法進(jìn)行研究與分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了單線圈渦流檢測(cè)裝置,主要的工作以及結(jié)論包括:1、本文在深入了解國(guó)內(nèi)外渦流檢測(cè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上,研究分析了渦流檢測(cè)理論,在研究單線圈圓柱形探頭設(shè)計(jì)方法的過程中,分析了線圈參數(shù)變化對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響,并對(duì)渦流檢測(cè)的等效電路和線圈阻抗進(jìn)行研究,為渦流檢測(cè)單線圈傳感器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。利用ANSYS中的Maxwell軟件建立單線圈渦流檢測(cè)金屬厚度的有限元仿真模型,對(duì)單線圈構(gòu)成的渦流探頭參數(shù)變化對(duì)金屬厚度測(cè)量的影響進(jìn)行有限元仿真分析,根據(jù)感應(yīng)電壓差分信號(hào)并結(jié)合測(cè)厚靈敏度選擇得到了較為合理的線圈參數(shù),作為最終設(shè)計(jì)渦流檢測(cè)線圈探頭的理論依據(jù)。然后分別利用有限元... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

渦流檢測(cè)原理圖

渦流檢測(cè)技術(shù)的理論分析11圖2-2單匝線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度分析圖Fig.2-1Analysisdiagramofmagneticinductionintensityofsingleturncoil由畢奧-薩伐爾定律可知，單匝線圈中的激勵(lì)電流I在軸線上任意一點(diǎn)P產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可用公式表示為[53]：203/2222zIB（2-3）式中，0為真空磁導(dǎo)率，它的值為4*10-7T*m/A；I為線圈中的電流；為線圈直徑；z為線圈軸線上某一點(diǎn)P與線圈中心點(diǎn)A之間的距離。為分析線圈參數(shù)變化對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的影響，保持激勵(lì)電流I為100A不變，根據(jù)公式（2-3），得出單匝線圈不同直徑下的軸線上某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離變化曲線如圖2-3所示。圖2-3磁感應(yīng)強(qiáng)度-距離變化曲線圖Fig.2-3Magneticinductionintensity-distancecurves分析圖2-3可知，在距離線圈中心點(diǎn)較近的位置時(shí)，直徑較小的線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，靈敏度較高，線圈直徑較大的線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較低且靈敏度較低，但是直徑0246810121416182000.20.40.60.811.21.4x10-4z（距離）/mmB(磁感應(yīng)強(qiáng)度/T)Φ=5mmΦ=10mmΦ=15mmΦ=20mmΦ=25mmΦ=30mm

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文14與電導(dǎo)率這些難以被直接獲得的被測(cè)量，通過與其相關(guān)的線圈阻抗或感應(yīng)電壓的變化來與之對(duì)應(yīng)表達(dá)，最終通過擬合兩者之間的多項(xiàng)式，逆向求解計(jì)算金屬板材的厚度與電導(dǎo)率。所以本文首先研究單線圈渦流檢測(cè)系統(tǒng)的等效電路模型，然后對(duì)等效電路中線圈的電阻和電感進(jìn)行分析，找到可以實(shí)現(xiàn)單線圈渦流測(cè)量板材厚度與電導(dǎo)率的方法。（1）渦流檢測(cè)的等效電路為了研究線圈探頭的阻抗與被測(cè)金屬板材的厚度、電導(dǎo)率、被測(cè)板材與線圈探頭之間提離的關(guān)系，本文采用等效電路的方法來對(duì)渦流檢測(cè)模型進(jìn)行分析，如圖2-6。在未放置被測(cè)板材的情況下，把線圈探頭部分可以看做是由一定大小的電阻和電感串聯(lián)；當(dāng)有被測(cè)板材存在時(shí)，可以將板材當(dāng)成一個(gè)短路環(huán)，線圈會(huì)與被測(cè)板材上的渦流等效成的短路環(huán)產(chǎn)生磁耦合，從而可以得到渦流檢測(cè)等效電路。圖中U為線圈的激勵(lì)電壓；Ra為線圈探頭的電阻；La為線圈探頭的電感；Rb為被測(cè)板材的電阻；Lb為被測(cè)板材的電感；M是線圈探頭與被測(cè)板材之間的互感。圖2-6渦流檢測(cè)等效電路圖Fig.2-6Equivalentcircuitdiagramofeddycurrenttesting（2）渦流線圈探頭的阻抗分析結(jié)合基爾霍夫定律，通過分析圖2-6中的渦流線圈檢測(cè)金屬板材的等效電路，可以得出以下關(guān)系式：0aaaabbbbbaRIjwLIjwMIURIjwLIjwMI（2-7）其中線圈與板材之間的互感系數(shù)M的大小取決于兩者之間的提離大小，M會(huì)隨提離的增大而減小[54]。根據(jù)方程組（2-7）可以得出線圈中電流Ia和被測(cè)板材中的電流Ib：22222222aababbbbbUIwMwMRRjwLwLRwLRwL（2-8）2122bababbbbbMIMwLIjwMRIIjwRjwLRwL（2-9）由此可得到線圈在被測(cè)板材存在情況下的等效阻抗為：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ANSYS有限元方法的低頻渦流檢測(cè)仿真[J]. 張玉寶,胡樹丞.  傳感器與微系統(tǒng). 2020(03)
[2]脈沖渦流檢測(cè)激勵(lì)參數(shù)和激勵(lì)線圈參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 宮昊,郝憲鋒,王安泉,孫偉峰,戴永壽.  無損檢測(cè). 2020(03)
[3]渦流滲透深度影響因素分析[J]. 王闖龍,武美先,張東利,姜祿,佟宇.  河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020(03)
[4]渦流檢測(cè)磁化管道時(shí)頻率對(duì)線圈阻抗的影響[J]. 趙云利,于鐵成,周群,王金星.  無損檢測(cè). 2019(01)
[5]電渦流相位梯度及其在導(dǎo)電材料缺陷識(shí)別中的應(yīng)用[J]. 張榮華,葉松,馬明,趙倩,王化祥.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2018(10)
[6]基于ANSYS電渦流測(cè)厚線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 王志春,張樓成,袁小健.  儀表技術(shù)與傳感器. 2017(04)
[7]電渦流傳感器探頭線圈的參數(shù)化設(shè)計(jì)與制造[J]. 黃云龍,謝振宇,張浩,張曉陽.  機(jī)械與電子. 2017(03)
[8]基于渦流傳感器的非接觸式金屬板厚度測(cè)量系統(tǒng)[J]. 李文濤,劉志偉,王志春.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(15)
[9]金屬板材厚度渦流檢測(cè)仿真分析[J]. 曹渤,朱勝男,王悅,李一,吳晶.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2015(06)
[10]包覆層管道內(nèi)壁局部腐蝕脈沖渦流檢測(cè)探頭的性能比較[J]. 陳定岳,賴圣,陳虎,蔚道祥,付躍文.  無損檢測(cè). 2015(08)

博士論文
[1]高精度高穩(wěn)定性電渦流傳感器的研究[D]. 李偉.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]帶包覆層管道壁厚減薄脈沖渦流檢測(cè)理論與方法[D]. 徐志遠(yuǎn).華中科技大學(xué) 2012
[3]基于場(chǎng)—路耦合模型的渦流探頭設(shè)計(jì)及提離干擾抑制方法研究[D]. 張玉華.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]薄層電導(dǎo)率渦流傳感器線圈的分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 文蘭.西安理工大學(xué) 2019
[2]飛機(jī)多層金屬鉚接結(jié)構(gòu)陣列脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 后雪冰.南昌航空大學(xué) 2019
[3]金屬電導(dǎo)率電渦流檢測(cè)方法研究[D]. 王翠蘋.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2019
[4]脈沖渦流傳感器的設(shè)計(jì)與研制[D]. 趙桐.電子科技大學(xué) 2019
[5]陣列式渦流相位傳感器及其成像方法研究[D]. 葉松.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[6]基于脈沖渦流的金屬厚度和電導(dǎo)率測(cè)量方法研究[D]. 夏蕊.西安理工大學(xué) 2018
[7]脈沖激勵(lì)下的渦流相位譜分析方法研究[D]. 錢紅亮.天津工業(yè)大學(xué) 2018
[8]多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)處理和內(nèi)部缺陷判別方法研究[D]. 駱旭偉.浙江大學(xué) 2018
[9]雙線圈脈沖渦流測(cè)厚方法的研究[D]. 陳鈺.西安理工大學(xué) 2017
[10]渦流檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理算法研究[D]. 龐磊.中北大學(xué) 2015



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