Kwantificeren van de relatieve dikte van geleidende Ferromagnetische materialen met behulp van detector Coil-gebaseerde gepulseerde wervelstroom sensoren

De gepulseerde Eddy Current (PEC) sensing techniek is misschien wel het meest veelzijdige lid van de familie van Eddy Current (EC) niet-destructieve evaluatie (NDE) technieken en heeft vele toepassingen in de detectie en kwantificering van defecten, en de geometrie van metalen en metalen constructies¹. Dikte kwantificering van geleidende Ferromagnetische wand-achtige structuren, met wanddiktes van niet meer dan een paar millimeter tot enkele tientallen millimeter, is een high demand engineering service op het gebied van structurele gezondheidsmonitoring van de infrastructuur. Kritieke infrastructuur gemaakt van Ferromagnetische legeringen die deze service nodig hebben, zijn algemeen beschikbaar in de energie-, water-, olie-en gasindustrie. Terwijl PEC-sensoren kunnen worden ontworpen na verschillende architecturen, werd de op de detector Coil gebaseerde architectuur bepaald als de meest effectieve en meest gebruikte in Conditiebeoordeling van Ferromagnetische materialen^2,3,4,5. Daarom is het de detector Coil-based PEC sensor architectuur die de fundering legt op het probleem van de dikte kwantificering van geleidende Ferromagnetische materialen.

De op de detector Coil gebaseerde PEC-sensor architectuur bestaat meestal uit twee concentrisch gewonden, lucht gevulde, geleidende spoelen^2,3,4,5,6 (meestal koper spoelen). Het is vrij gebruikelijk om deze spoelen circulair te maken in vorm^2,3,4,5,6, maar af en toe zijn rechthoekige spiralen⁶ gebruikt. Van de twee spoelen in de sensor, men gedraagt zich als een Exciter Coil, terwijl de andere fungeert als de detector Coil. In een PEC-sensor wordt de Exciter-spoel opgewekt door een spannings puls-iets dat in principe als een Heaviside-stapfunctie kan worden gekarakteriseerd. Deze gepulseerde excitatie genereert een voorbijgaande magnetisch veld (het primaire veld genoemd) rond de sensor. Wanneer de sensor naast een geleidend teststuk wordt geplaatst (bijv. een geleidende Ferromagnetische wand structuur), induceert dit voorbijgaande magnetische veld tijd wisselende wervelstromen in het proefstuk. Deze wervelstromen genereren een secundair magnetisch veld (het secundaire veld genoemd) dat zich tegen het primaire veld verzet. Als reactie op het resulterende effect van de primaire en secundaire velden, wordt een voorbijgaande spanning geïnduceerd in de detector spoel-die het tijddomein PEC-signaal van belang voor dit werk wordt.

De PEC sensor detector spoel spannings verval snelheid (aangeduid als β) is gemeld^6,7,8 om de evenredigheid β μσd², wanneer een signaal wordt verkregen plaatsen van een PEC-sensor boven een geleidende Ferromagnetische laag van magnetische permeabiliteit μ, elektrische geleidbaarheid σ, en dikte d. Hoewel deze functie van het verval cijfer een aanzienlijke immuniteit heeft tegen parameters zoals sensor grootte, sensor vorm, en lift-off^6,7,8, waardoor de verval snelheid zeer wenselijk is voor uitdagende nde scenario’s zoals in situ pipe conditiebeoordeling^9,10,11, moet deze functie worden gekalibreerd (d.w.z. μ, σ van het te inspecteren materiaal) om dikte mogelijk te maken (d.w.z. , d) kwantificering. Om conventionele methoden voor het bederf op basis van dikte kwantificering van^6,8mogelijk te maken, moet deze kalibratie worden uitgevoerd door kalibratie monsters^6,8 te extraheren of door op wervelstroom gebaseerde materiaaleigenschappen karakterisatie methoden^12,13te betrekken. Als alternatief kan de complexiteit van kalibratie worden vermeden door dikte in de vorm van relatieve dikte te vertegenwoordigen. Stel dat een nde oefening wordt uitgevoerd en dat β -waarden worden geëxtraheerd uit signalen, dan wordt de β -waarde die kwalitatief representatief is voor het maximale dikte punt in het proefstuk beschouwd als een referentie (d.w.z. β_Ref μσd_Max²); vervolgens kan de dikte van een andere locatie worden weergegeven als een percentage van de maximale dikte in de vorm , met een relatieve dikte als de uitvoer, wat nog steeds nuttige kwalitatieve informatie is als een nde-uitgang die ook de eenvoud draagt van het niet hoeven te kalibreren voor μ, σ. Het hierin gepresenteerde protocol beschrijft de stappen die moeten worden gevolgd om dit te bereiken.

Aangezien de verval snelheid β toont algemeenheid aan de detector Coil-based PEC sensor architectuur terwijl het tonen van immuniteit tegen parameters van het ontwerp van de sensor en de lift-off^6,7,8,14, beoefenaren kunnen gebruik maken van elke detector Coil gebaseerde PEC sensing systeem van hun keuze op een geschikte geleidende ferromagnetisch materiaal voor het uitvoeren van relatieve dikte kwantificering naar aanleiding Een PEC sensor design voorbeeld voor een geleidende ferromagnetisch materiaal is beschikbaar voor geïnteresseerde lezers¹⁵. De signalen en resultaten die in dit werk werden gepresenteerd, werden verkregen met behulp van het PEC-systeem ontwikkeld door de University of Technology Sydney^6,8. Het geleidende Ferromagnetische materiaal dat wordt gebruikt voor representatieve resultaten verkregen door het PEC-systeem is grijs gietijzer geëxtraheerd uit een pijp test-bed^9,10,11 in Sydney Australia.

Opgemerkt moet worden dat de methoden, resultaten en discussies die in deze publicatie worden gepresenteerd, zich expliciet richten op het gebruik van de detector Coil-based PEC sensor architectuur tijddomeinsignaal verval snelheid voor dikte kwantificering van geleidende Ferromagnetische materialen. De publicatie bevat geen bredere discussie over algemene conventies van PEC sensing Principles en sensor configuraties. Andere gepubliceerde werk^16,17,18 kan nuttig zijn voor lezers om meer inzicht te krijgen over PEC sensor configuraties anders dan de detector Coil-gebaseerde sensor architectuur.