基于二階矢量位的渦流線圈阻抗解析模型研究.pdf

1、渦流線圈作為電磁換能器的重要組成，在各類電磁無損檢測(cè)中均有廣泛應(yīng)用。渦流線圈的阻抗解析建模，可以為換能器的設(shè)計(jì)、及渦流檢測(cè)的正、逆問題求解提供理論指導(dǎo)與參考。
　　國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)該問題的研究主要集中在解析模型的改進(jìn)與創(chuàng)新、缺陷的反演以及解析模型適用性的擴(kuò)展，包括被測(cè)導(dǎo)電體的特性、渦流線圈與被測(cè)導(dǎo)電體的相對(duì)位置關(guān)系及渦流線圈的類型、參數(shù)等。
　　目前，對(duì)任意形狀渦流線圈的解析建模工作，主要通過忽略線寬降低求解問題的維度，或?qū)?/p>

2、有一定截面的簡(jiǎn)單線圈進(jìn)行疊加，并忽略線圈相互疊加時(shí)的細(xì)節(jié)問題，尚無針對(duì)任意形狀截面的任意形狀渦流線圈的阻抗解析模型。
　　本文提出了一種截面及形狀任意的平面渦流線圈阻抗解析模型。首先將渦流線圈位于導(dǎo)體上方的問題轉(zhuǎn)為對(duì)入射場(chǎng)與散射場(chǎng)的分別討論，并建立了渦流線圈截面與電流管之間的關(guān)系。接著給出了二階矢量位的推導(dǎo)過程，使用入射場(chǎng)標(biāo)勢(shì)及散射場(chǎng)標(biāo)勢(shì)對(duì)渦流線圈平行置于無限大導(dǎo)體平面上的電磁場(chǎng)模型進(jìn)行表述。結(jié)合矩形截面的正交折線線圈，提出了外形

3、位置因子的概念，將渦流線圈的幾何特征拆解后根據(jù)對(duì)渦流線圈阻抗的貢獻(xiàn)形式重新組合。在極坐標(biāo)系中，推導(dǎo)出了基于折角外形因子的折線線圈外形位置因子，通過折線段的細(xì)分實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線線圈的等效，其中折角外形因子為折線線圈各折角大小及方向的相關(guān)項(xiàng)。然后在此基礎(chǔ)上，完成了模型對(duì)截面形狀及渦流線圈匝數(shù)的擴(kuò)展，并對(duì)阻抗解析模型進(jìn)行了驗(yàn)證，包括正多邊形折線線圈與現(xiàn)有圓形線圈等效計(jì)算、電磁超聲換能器線圈的散射場(chǎng)阻抗物理實(shí)驗(yàn)及多匝密繞漆包線繞制線圈的比較。最后針對(duì)