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研究与探讨。
传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies）
2016年第35卷第11期
DOI:10.13873/J.10009787(2016 )11000603
柔性涡流阵列传感器的磁场计算分析
曹青松，毕彬杰，周继惠
（华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013）
摘要：设计了一种由6个阵列单元（螺旋线圈)所组成的柔性涡流阵列传感器，基于电磁场理论建立柔性涡流阵列单元的电磁场模型，推导出柔性阵列单元线圈径向和轴向的磁场强度计算公式，仿真分析阵列单元线圈磁场强度与电流、线圈间隙、内外径等参数的关系，对柔性涡流阵列传感器的发展具有一定参考价值，
关键词：柔性涡流阵列传感器；裂纹检测；磁场强度；螺旋线圈
中图分类号：TP212.1
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2016)11-0006-03
Magnetic field computational analysis of flexible eddy
current array sensor CAO Qing-song,BI Bin-jie,ZHOU Ji-hui
( School of Mechanical and Electrical Engineering, East China Jiaotong University,Nanchang 330013, China ) Abstract: A flexible eddy current array sensor consists of six array units( spiral coil )is designed, establish ae aoa a aareoaa o asesn ee n pe aiao ao a aaoa field strength fomula in radial and axial of flexible array unit coil are derived, simulation analysis on relationship between array unit coil magnetic field strength and current, coil gap, inner and outer diameters and other
parameters, which have a certain reference value for development of flexible eddy current aray sensor. Key words : flexible eddy current array sensor; crack detection; magnetic field intensity; spiral coil
0引言
目前常规无损检测方法主要有五种：超声、射线、磁粉、渗透和涡流检测。其中涡流检测是利用电磁感应原理，通过测定被测工件内感生涡流的变化来评定导电材料的某些性能或发现缺陷无损检测方法1。然而，由于某些被测工件的结构比较特殊，一般的电涡流检测很难对其进行检测。最近出现一种新型柔性涡流传感器，该传感器是以柔性材科为基底，在柔性基底上慢刻出多个螺线圈，形成柔性涡流阵列传感器2。其不仅具有普通阵列传感器的优点，还具有良好的柔韧性，而且结构形式灵活多样，可根据被测物体任意布置，特别适合特殊结构被测工件的无损检测，
徐瑶等人3针对直升机旋翼应力检测的需求，研制了一种新型平面柔性涡流传感器；唐莺等人(4)采用有限元法仿真分析工作频率对平面柔性涡流传感器性能的影响； HardyL等人[5]研制了由多个偏平磁线圈组成的低分辨率矩阵传感器，用于平坦金属表面缺陷的检测与识别。杜金强等人通过矩形柔性涡流阵列传感器对金属结构的裂
收稿日期：2016-01-07
*基金项目：江西省自然科学基金资助项目（2013BAB216029）
纹进行定量检测，并且分析了传感器对提离距离的响应特性；陈祥林等人”采用了柔性印刷电路板工艺制作新型接近式电涡流传感器阵列及测试系统，以实现大面积曲面间微小间隙的实时监测；丁天怀等人[8]针对柔性电涡流传感器实现大面积金属曲面部件位置实时监测，对电涡流传感器的测试技术进行研究。柔性传感器阵列的研究已经在接近式、无损检测以及机器人等领域得到广泛重视和运用9.10]。
基于上述背景，本文研究柔性涡流阵列单元径向和轴向的磁场强度公式，分析阵列单元线圈径向、轴向磁场强度与电流、螺旋线圈间隙等参数的关系。
柔性涡流阵列传感器的结构与工作原理 1
设计一种由6个完全相同的阵列单元(螺旋线圈)和由各线圈引线形成的总电缆线所组成的柔性涡流阵列传感器，如图1所示。「，和分别是螺旋线圈的内外径，为了防止螺旋线圈之间磁场的相互影响，相邻螺旋线圈的间距 6设计为线圈外径的2倍。各螺旋线圈的输人电流由