Surface Eddy Current Probes: Excitation Systems of the Optimal Electromagnetic Field (Review)

Abstract

Актуальной задачей вихретокового контроля является разработка технических средств с улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками. Уверенное обнаружение дефектов и определение их геометрических параметров средствами вихретокового контроля осуществляется при обеспечении оптимального распределения электромагнитного поля возбуждения в зоне контроля. Цель работы заключалась в проведении анализа научно-технической информации в области вихретокового контроля для изучения сведений об использовании электромагнитных полей возбуждения с априори заданными свойствами, а также обобщения, систематизации накопленного опыта и подходов к проведению теоретических исследований в данном направлении. Проведён обзор публикаций в области неразрушающего электромагнитного контроля, посвящённых совершенствованию систем возбуждения преобразователей вихретоковых дефектоскопов. Рассмотрены подходы, в которых однородное распределение электромагнитного поля на поверхности объекта контроля достигается линейным и нелинейным оптимальным синтезом систем возбуждения при условии неподвижности преобразователя относительно объекта контроля. Проведён анализ конструкций вихретоковых преобразователей с однородным полем возбуждения, созданным круговыми, прямоугольными тангенциальными и нормальными катушками, а также за счёт создания вращательного поля возбуждения. Изучались конструкции катушек возбуждения преобразователей с полями сложной конфигурации, характеризующиеся оригинальной фрактальной геометрией, которые позволяют увеличить вероятность выявления дефектов, не поддающихся обнаружению классическими преобразователями. Также проанализированы исследования, в которых предлагается формирование полей оптимальной конфигурации в заданной зоне с применением магнитопроводов, концентраторов поля из проводящих материалов и экранов специальной формы. Изучались подходы к реализации оптимального синтеза систем возбуждения преобразователей с равномерной чувствительностью в зоне контроля с использованием суррогатной оптимизации для случаев движущихся объектов контроля с учётом эффекта скорости. Обобщён и систематизирован опыт, а также результаты теоретических исследований, посвящён- ных проблеме проектирования вихретоковых преобразователей с равномерной чувствительностью в зоне контроля, обусловленной однородным распределением плотности индуцированных токов, протекающих в объекте. Предложена классификация преобразователей по ряду признаков, характеризующих их системы возбуждения.