留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究

王月 凌鹤 姚旭朝

王月, 凌鹤, 姚旭朝. 白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
引用本文: 王月, 凌鹤, 姚旭朝. 白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
WANG Yue, LING He, YAO Xuzhao. Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
Citation: WANG Yue, LING He, YAO Xuzhao. Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324

白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
基金项目: 

武汉理工大学自主创新研究基金项目 2019III146CG

详细信息
    作者简介:

    王月(1996-), 硕士研究生, 研究方向为智能制造技术, 1501497155@qq.com

    通讯作者:

    凌鹤, 副教授, 博士研究生, linghe@whut.edu.cn

  • 中图分类号: TH16

Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body

  • 摘要: 本文主要对车身焊点尺寸模式识别方法进行研究,利用COMSOL仿真工具,建立电涡流传感器检测焊点的简化模型,分析焊点对涡流检测电压的影响,通过实验验证仿真结果。得到结论如下:激励频率越大,涡流趋肤深度越小,检测灵敏度越大。提离高度越大,钢板表面电涡流密度越小,检测灵敏度越低,焊点更难测量。焊点会引起检测线圈的输出电压呈凸起状态,有明显的波峰信号,焊点的尺寸越大,输出电压幅值越大。本文将检测电压曲线的时域积分和电压幅值梯度的波长宽度作为特征值,与焊点尺寸进行回归分析来辨识焊点尺寸信息,通过不同深度焊点相轨迹的频率响应来辨识焊点的深度信息。
  • 图  1  等效电路图

    图  2  模型网格划分图

    图  3  趋肤深度与激励频率的关系

    图  4  激励频率与钢板表面磁感应强度的关系

    图  5  提离高度与钢板表面电涡流密度的关系

    图  6  不同尺寸焊点阻抗变化曲线

    图  7  不同缺陷下电压幅值变化

    图  8  扫描位置方向上电压的幅值梯度

    图  9  尺寸方向上线圈电压的幅值梯度灰度图

    图  10  不同缺陷尺寸的归一化特征值点图

    图  11  缺陷尺寸与特征值拟合曲线图

    图  12  不同提离高度下不同深度焊点Bz相轨迹

    图  13  不同深度焊点相轨迹频率响应曲线拟合

    图  14  相轨迹频率响应曲线局部放大图

    图  15  涡流检测焊点试验平台内部实物图

    图  16  不同提离值电压幅值变化曲线

    图  17  不同焊点检测结果

    表  1  检测线圈部分参数

    线圈内径/ mm 线圈外径/ mm 线圈厚度/ mm 匝数/ N 激励电流/ A
    2 2.5 2 0.4 4 000
    下载: 导出CSV

    表  2  Q235钢板材料参数

    材料 σ/(S·m-1) εr μr
    空气域 0.1 1 1
    5.99×107 1 1
    Q235 3.7×106 1 300
    下载: 导出CSV

    表  3  不同缺陷下电压曲线特征值

    缺陷尺寸l/mm Vx(x, l)/(V·mm) d/mm
    0 0.201 9 9.01
    0.1 0.206 0 9.12
    0.2 0.208 8 9.22
    0.3 0.210 6 9.30
    0.4 0.211 8 9.41
    0.5 0.212 2 9.49
    0.6 0.213 0 9.60
    0.7 0.215 9 9.71
    0.8 0.219 8 9.79
    0.9 0.224 6 9.90
    1.0 0.230 4 10.02
    下载: 导出CSV

    表  4  回归模型求解参数

    回归系数 回归系数估计值 回归系数置信区间
    b0 -8.981 1 [-9.374 9 8.587 8]
    b1 113.867 0 [93.498 1 134.235 8]
    b2 -9.585 9 [-33.140 6 13.968 8]
    r2=0.999 0 F=400.27 P < 0.05
    下载: 导出CSV

    表  5  不同类型焊点外部参数

    焊点标号 焊核直径/mm 焊点深度/mm 缺陷长度/mm
    1号 6.0 1.0 0.0
    2号 7.0 1.0 0.0
    3号 8.0 1.0 0.0
    4号 6.0 2.0 0.2
    5号 6.0 2.0 0.5
    6号 6.0 2.0 1.0
    下载: 导出CSV

    表  6  激励频率不同时焊点的电压峰值

    峰值 2 kHz 4 kHz 6 kHz 8 kHz 10 kHz
    第一次/V 1.94 2.25 2.20 1.93 1.46
    第二次/V 2.03 2.25 2.11 1.87 1.56
    第三次/V 2.06 2.31 2.14 1.93 1.54
    平均值/V 2.01 2.27 2.15 1.91 1.52
    下载: 导出CSV
  • [1] 叶松. 阵列式涡流相位传感器及其成像方法研究[D]. 天津: 天津工业大学, 2019

    YE S. Array type eddy current phase sensor and its imaging method research[D]. Tianjin: Tianjin Polytechnic University, 2019 (in Chinese)
    [2] WU J L, ZHOU D Q, WANG J, et al. Surface crack detection for carbon fiber reinforced plastic (CFRP) materials using pulsed eddy current testing[C]//Proceedings of 2014 IEEE Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing. Chengdu: IEEE, 2014: 181-185
    [3] JILES D C. Review of magnetic methods for nondestructive evaluation[J]. NDT International, 1988, 21(5): 311-319 doi: 10.1016/0308-9126(88)90189-7
    [4] HENCH K W, CHRISTENSEN W, LOPEZ A A, et al. An optimization technique for the evaluation of eddy current inspection data to determine weld quality[C]//IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. Waikoloa: IEEE, 2005: 1535-1539
    [5] UCHANIN V M. Invariant efficiency parameter of eddy- current probes for nondestructive testing[J]. Materials Science, 2012, 48(3): 408-413 doi: 10.1007/s11003-012-9520-z
    [6] 李伟. 高精度高稳定性电涡流传感器的研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2018

    LI W. Investigation on eddy current sensors with high-precision and high-stability[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2018 (in Chinese)
    [7] 周海婷, 厚康, 潘红良, 等. 基于有限元分析的涡流传感器性能研究[J]. 仪表技术与传感器, 2016(11): 14-18 doi: 10.3969/j.issn.1002-1841.2016.11.004

    ZHOU H T, HOU K, PAN H L, et al. Research of eddy current sensor performance based on finite element analysis[J]. Instrument Technique and Sensor, 2016(11): 14-18 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-1841.2016.11.004
    [8] KRAL J, SMID R, RAMOS H M G, et al. The lift-off effect in eddy currents on thickness modeling and measurement[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2013, 62(7): 2043-2049 doi: 10.1109/TIM.2013.2247713
    [9] WINNIK S. Corrosion under insulation (CUI) guidelines[M]. Cambridge: Woodhead Publishing Ltd, 2008
    [10] HAMIA R, CORDIER C, SAEZ S, et al. Eddy-current nondestructive testing using an improved GMR magnetometer and a single wire as inducer: a FEM performance analysis[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2010, 46(10): 3731-3737 doi: 10.1109/TMAG.2010.2052827
    [11] 何智成, 汲彦军, 成艾国, 等. 超声波检测焊点质量的建模方法及应用分析[J]. 中国机械工程, 2018, 29(3): 359-365 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.03.017

    HE Z C, JI Y J, CHENG A G, et al. Finite element modeling and application analyses of ultrasonic spot welding quality inspections[J]. China Mechanical Engineering, 2018, 29(3): 359-365 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.03.017
    [12] 于亚婷, 杜平安, 廖雅琴. 线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响[J]. 仪器仪表学报, 2007, 28(6): 1045-1050 doi: 10.3321/j.issn:0254-3087.2007.06.016

    YU Y T, DU P A, LIAO Y Q. Study on effect of coil shape and geometric parameters on performance of eddy current sensor[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2007, 28(6): 1045-1050 (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:0254-3087.2007.06.016
    [13] 张牧, 刘珊, 张荣华, 等. 相轨迹电涡流无损检测方法及频率响应特性研究[J]. 仪器仪表学报, 2019, 37(10): 2267-2273 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQXB201610013.htm

    ZHANG M, LIU S, ZHANG R H, et al. Study on frequency response characteristics of the eddy current non-destructive testing method based on the phase trajectory[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2019, 37(10): 2267-2273 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQXB201610013.htm
    [14] THANGARAJ R, PANT M, ABRAHAM A, et al. Hybrid evolutionary algorithm for solving global optimization problems[C]//Proceedings of the 4th International Conference on Hybrid Artificial Intelligence Systems. Salamanca: Springer, 2009: 310-318
    [15] THEODOULIDIS T. Developments in calculating the transient eddy-current response from a conductive plate[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, 44(7): 1894-1896 doi: 10.1109/TMAG.2008.919482
  • 加载中
图(17) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  89
  • HTML全文浏览量:  33
  • PDF下载量:  13
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-01
  • 刊出日期:  2022-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回