小空心葉片渦流測厚傳感器的仿真分析與研制.pdf

1、發(fā)動機葉片制造過程中的誤差和各種結構形式會直接影響到葉片的疲勞特性和結構強度，使得發(fā)動機的整體性能減弱，使用壽命縮短。為了保證發(fā)動機能夠安全運行，要求發(fā)動機空心葉片外表面到內表面的法線方向厚度誤差必須在允許的范圍之內，進而確?？招娜~片的強度指標和結構參數。目前對于新型航空發(fā)動機小空心葉片壁厚的測量范圍要求為0.1mm-3mm，并且測量的不確定度小于0.05mm。本課題選擇了一種NDT檢測法——渦流檢測，設計出一種精密的小空心葉片渦流測厚

2、傳感器，在精度、穩(wěn)定性以及測量范圍上均能滿足測量要求。
　　本文首先介紹了渦流測厚的基本原理以及電磁場的基本理論，從電磁場基本理論出發(fā)，應用渦流阻抗分析法，總結出渦流強度與檢測距離(測量厚度)和激勵頻率的關系，渦流傳感器受到溫度的影響，以及渦流的徑向和縱向分布情況。然后利用有限元軟件 ANSYS對渦流測厚時的電磁場進行仿真分析，建立出軸對稱的二維模型，考慮到周邊空氣，應用了遠場單元，得出如下結論：測量的小空心葉片厚度發(fā)生改變時，測

3、量線圈阻抗的虛部發(fā)生變化最為明顯，這為信號的提取提供依據；施加的激勵頻率越大，金屬基底產生的渦流集膚效應越明顯，頻率的增加使得線圈阻抗的虛部增加，而實部幾乎不變，因此對于不同探測范圍，應當選擇不同的激勵頻率；基底上產生的渦流和線圈平均半徑大致相同；不同的基底材料使得磁力線的分布截然不同，通過對比4種基底材料，銅能引起的線圈阻抗虛部的變化幅度最小，而硅鋼的效果最好，引起阻抗虛部的變化幅度最大，能夠擁有較好的靈敏度和穩(wěn)定性。通過有限元仿真只