Quantificando a espessura relativa de materiais ferromagnéticos condutores usando sensores de corrente pulsados à base de bobina de detector

A técnica de detecção de corrente de redemoinho pulsada (PEC) é talvez o membro mais versátil da família de técnicas de avaliação não destrutiva (NDE) de corrente de redemoinho (CE) e tem muitas aplicações na detecção e quantificação de defeitos, e a geometria de metais e estruturas metálicas^1. A quantificação da espessura de estruturas condutivas semelhantes a paredes ferromagnéticas, com espessuras de parede não superiores a alguns milímetros a algumas dezenas de milímetros, é um serviço de engenharia de alta demanda no campo do monitoramento estrutural da saúde da infraestrutura. Infra-estrutura crítica feita de ligas ferromagnéticas que exigem este serviço estão comumente disponíveis nas indústrias de energia, água, petróleo e gás. Enquanto sensores PEC podem ser projetados seguindo várias arquiteturas, a arquitetura baseada em bobina sumo do detector foi determinada como a mais eficaz e comumente usada na avaliação da condição de materiais ferromagnéticos^2,3,4,5. Portanto, é a arquitetura do sensor PEC à base de bobina de detector que define as bases para o problema da quantificação da espessura dos materiais ferromagnéticos condutores.

A arquitetura do sensor pec à base de bobina de detector é tipicamente composta por duas feridas concentricamente, ar cored, bobinas condutoras^2,3,4,5,6 (tipicamente bobinas de cobre). É bastante comum para o vento estas bobinas para ser circular em forma^2,3,4,5,6, mas, ocasionalmente, bobinas retangulares em forma⁶ têm sido utilizados. Das duas bobinas no sensor, uma se comporta como uma bobina de imposto de consumo, enquanto a outra atua como a bobina do detector. Em um sensor pec, a bobina de imposto de consumo é animado por um pulso de tensão – algo que pode ser caracterizado como uma função passo Heaviside, em princípio. Esta excitação pulsada gera um campo magnético transitório (chamado campo primário) em torno do sensor. Quando o sensor é colocado ao lado de uma peça de teste condutor (por exemplo, uma estrutura condutora semelhante a uma parede ferromagnética), este campo magnético transitório induz o tempo variando as correntes de redemoinho na peça de teste. Essas correntes de redemoinho geram um campo magnético secundário (chamado campo secundário) que se opõe ao campo primário. Em resposta ao efeito resultante dos campos primários e secundários, uma tensão transitória é induzida na bobina do detector – que se torna o sinal de interesse pec de domínio do tempo para este trabalho.

A taxa de decaimento de tensão da bobina de detector de sensores PEC (denotada como β)foi relatada^6,7,8 para mostrar a proporcionalidade β μσd², quando um sinal é adquirido colocando um sensor PEC acima de uma camada ferromagnética condutora de permeabilidade magnética μ,condutividade elétrica σ, e espessura d. Embora esta característica de sinal de taxa de decaimento tenha imunidade considerável a parâmetros como tamanho do sensor, forma do sensor e decolagem^6,7,8,o que torna a taxa de decaimento altamente desejável para cenários desafiadores de NDE, como a avaliação da condição de tubo in situ^9,10,11,esse recurso deve ser calibrado (ou seja, μ , μ, σ do material que está sendo inspecionado seja estimado) para permitir a espessura (ou seja,. , d)quantificação. Para permitir métodos convencionais de quantificação de espessura baseada em taxa de decaimento^6,8,essa calibração deve ser feita extraindo amostras de calibração^6,8 ou envolvendo métodos de caracterização de propriedade material baseados em rede eddy^12,13. Alternativamente, a complexidade da calibração pode ser evitada representando a espessura a forma da espessura relativa. Suponha que um exercício nde é realizado e β valores são extraídos de sinais, então, o valor β qualitativamente representativo do ponto de espessura máxima na peça de teste é considerado como uma referência (ou seja, β_ref μσd_max^2); em seguida, a espessura de qualquer outro local pode ser representada como uma porcentagem da espessura máxima na forma, apresentando uma espessura relativa como a saída, que ainda é útil informações qualitativas como uma saída nde que também carrega a simplicidade de não ter que calibrar para μ, σ. O protocolo aqui apresentado descreve os passos a serem seguidos para conseguir isso.

Uma vez que a taxa de decaimento β mostra generalidade para o detector de bobina baseada pec sensor arquitetura ao mostrar imunidade aos parâmetros do sensor de design, bem como decolagem^6,7,8,14, os profissionais podem usar qualquer detector de bobina baseada PEC sensoramento sistema de sua escolha em um material condutor adequado ferromagnética para realizar relativa espessura quantificação seguindo o protocolo aqui. Um exemplo de design de sensor PEC para um material ferromagnético condutor está disponível para leitores interessados¹⁵. Os sinais e resultados apresentados neste trabalho foram adquiridos usando o sistema pec desenvolvido pela Universidade de Tecnologia de Sydney^6,8. O material ferromagnético condutor utilizado para resultados representativos adquiridos pelo sistema PEC é ferro fundido cinza extraído de um tubo de teste de cama^9,10,11 em Sydney Austrália.

Note-se que os métodos, resultados e discussões apresentados nesta publicação se concentram explicitamente no uso da taxa de decaimento do sinal de domínio pec baseado em bobina de detector para quantificação de materiais ferromagnéticos condutores. A publicação não inclui uma discussão mais ampla sobre convenções gerais de princípios de detecção de PEC e configurações de sensores. Outros trabalhos publicados^16,17,18 podem ser úteis para que os leitores obtenham mais informações sobre as configurações do sensor PEC além da arquitetura de sensores baseadas em bobinas do detector.