CN106705827B - 一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法，它包括以下步骤：（a）将半径为d且电阻率为ρ的导线绕制成紧密排布且整齐分布的线圈，测得所述线圈的内径为D1、外径为D2、截面高度为h以及截面宽度为l；（b）根据式（1）计算线圈的匝数N，（c）利用步骤（b）计算的所述匝数N，根据式（2）计算所述线圈的电阻R，（d）将线圈通过电阻为Rx的连接线缆与涡流仪相连接，测得所述涡流仪的激励电压为V，则线圈中的电流I由式（3）计算得到；（e）利用步骤（d）计算的所述电流I结合所述线圈的匝数N，根据式（4）计算线圈的磁动势F；（f）当磁动势F具有最大值时，计算得导线的最优半径。有效提高探头检测灵敏度。

Description

一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法
技术领域
本发明涡流探头检测领域，具体涉及一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法。
背景技术
作为五大常规无损检测方法之一，涡流检测的应用极其广泛，它利用电磁感应原理可以对导体材料的表面及近表面区域进行快速且高灵敏度的检测。涡流检测探头是涡流检测系统的重要组成部分，很大程度上决定了涡流检测的灵敏度和准确度。
涡流探头可以简化为探头前段的感应线圈和线圈与涡流仪相连的线缆两部分。检测过程中，在涡流仪的激励电压下，电流通过线缆到达感应线圈产生感应磁场后沿线缆返回涡流仪。其中，最重要的是由导线(通常是铜丝)绕制而成的线圈，而每种导体材料都有众多直径规格的导线可供选择用于绕制线圈，但目前还没有一种方便有效的方法来计算在同等条件下用哪种导线来绕制线圈能够得到最大的检测灵敏度，这在一定程度上制约了探头性能的提高。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法，它包括以下步骤：
(a)将半径为d且电阻率为ρ的导线绕制成紧密排布且整齐分布的线圈，测得所述线圈的内径为D1、外径为D2、截面高度为h以及截面宽度为l；并计算得到所述线圈的平均直径D＝(D1+D2)/2；
(b)根据式(1)计算所述线圈的匝数N，
(c)利用步骤(b)计算的所述匝数N，根据式(2)计算所述线圈的电阻R，
(d)将所述线圈通过电阻为Rx的连接线缆与涡流仪相连接，测得所述涡流仪的激励电压为V，则所述线圈中的电流I由式(3)计算得到；
(e)利用步骤(d)计算的所述电流I结合所述线圈的匝数N，根据式(4)计算线圈的磁动势F，
并将式(1)带入式(4)中可得式(5)，
(f)当磁动势F具有最大值时，计算得导线的最优半径
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法，能够仅通过对绕制线圈内径、外径、截面高度和宽度的测量即可实现对导线直径的确定，从而使得绕制线圈产生最大的磁通量，有效提高探头检测灵敏度。
附图说明
图1为本发明涡流探头线圈的端面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明。
如图1所示的涡流探头线圈，其导线最优直径的计算方法，它包括以下步骤：
(a)将半径为d且电阻率为ρ的导线绕制成紧密排布且整齐分布的线圈，测得所述线圈的内径为D1、外径为D2、截面高度为h以及截面宽度为l；并计算得到所述线圈的平均直径D＝(D1+D2)/2；
(b)根据式(1)计算所述线圈的匝数N，
(c)利用步骤(b)计算的所述匝数N，根据式(2)计算所述线圈的电阻R，
(d)将所述线圈通过电阻为Rx的连接线缆与涡流仪相连接，测得所述涡流仪的激励电压为V，则所述线圈中的电流I由式(3)计算得到；
(e)利用步骤(d)计算的所述电流I结合所述线圈的匝数N，根据式(4)计算线圈的磁动势F，
并将式(1)带入式(4)中可得式(5)，
(f)当磁动势F具有最大值时，计算得导线的最优半径则最优直径即为2d；
例如一个探头其线圈外径D2＝21mm＝2.1×10-2m，内径D1＝19mm＝1.9×10-2m，可得D＝2.0×10-2m线圈截面为矩形，高h＝1.5mm＝1.5×10-3m，宽l＝1.4mm＝1.4×10-3m，导线使用铜线，电阻率为1.7×10-8Ω·m，经测量其连接导线电阻为10Ω，则最优导线半径d为：0.065mm，则导线最优直径2d＝1.3mm。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种涡流探头线圈中导线最优直径的计算方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）将半径为d且电阻率为ρ的导线绕制成紧密排布且整齐分布的线圈，测得所述线圈的内径为D1、外径为D2、截面高度为h以及截面宽度为l；并计算得到所述线圈的平均直径D=(D1+D2)/2；
（b）根据式（1）计算所述线圈的匝数N，
（1）；
（c）利用步骤（b）计算的所述匝数N，根据式（2）计算所述线圈的电阻R，
（2）；
（d）将所述线圈通过电阻为Rx的连接线缆与涡流仪相连接，测得所述涡流仪的激励电压为V，则所述线圈中的电流I由式（3）计算得到；
（3）；
（e）利用步骤（d）计算的所述电流I结合所述线圈的匝数N，根据式（4）计算线圈的磁动势F，
（4）；
并将式（1）带入式（4）中可得式（5），
（5）；
（f）当磁动势F具有最大值时，计算得导线的最优半径即可。
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