Projekt i synteza obwodu magnetycznego różnicowego przetwornika wiroprądowego do badań nieniszczących

• Autorzy: Gruszczyński Bogusław , Wojciechowski Rafał M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.09.69

Warianty tytułu

EN

Design and synthesis of the magnetic circuit of a differential eddy current transducer for non-destructive testing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono zagadnienia dotyczące konstrukcji i optymalnego projektowania przetwornika wiroprądowego do wykrywania wad powierzchniowych obiektów wykonanych z materiałów przewodzących. Zdefiniowano zadanie optymalizacji rozpatrywanego układu. Opracowano trójwymiarowy model polowy przetwornika pozwalający przeprowadzić badania symulacyjne rozważanej konstrukcji. Dokonano optymalizacji obwodu magnetycznego przyjmując za kryterium optymalizacyjne zwiększenie czułości układu i jego zdolności do wykrywania wad powierzchniowych. Korzystając z danych dotyczących symulacyjnie zoptymalizowanej konstrukcji obwodu magnetycznego, zbudowano prototyp przetwornika wiroprądowego. Prototyp poddano testom sprawdzając poprawność działania układu. Badania przeprowadzono korzystając ze specjalnie przygotowanego obiektu testowego.

EN

This paper discusses issues concerning the construction and optimal design of an eddy current transducer for detecting surface defects in objects made of conductive materials. The optimisation task for the system under consideration is defined. A three-dimensional field model of the transducer was developed, allowing simulation studies of the considered design to be carried out. An optimisation of the magnetic circuit was carried out, taking as an optimisation criterion increasing the sensitivity of the system and its ability to detect surface defects. Using data on the simulationoptimised magnetic circuit design, a prototype eddy current transducer was built. The prototype was subjected to tests to verify the system's correct operation. Tests were carried out using a specially prepared test facility.

Słowa kluczowe

PL

badania nieniszczące; przetwornik wiroprądowy; przetwornik indukcyjny różnicowy; prąd wirowy

EN

non-destructive testing; eddy current transducer; differential inductive transducer; eddy current

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 9
• Strony: 296--301
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Gruszczyński Bogusław

• Politechnika Poznańska

• https://orcid.org/0000-0003-4906-469X+

autor

Wojciechowski Rafał M.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Mehaddene H., MohellebI H., Berkache A., Eddy currents nondestructive testing and evaluation of ferromagnetic medium, Przegląd Elektrotechniczny. 95 (2019), No. 2, 112–116.
• [2] Allen J., Eddy-current testing in practice, OAK Ridge National Laboratory, Report, 1959.
• [3] Nath S., Babu R., Varghese G., Ashin S, Varghes C., Eddy current braking in automobiles, International Research Journal of Engineering and Technology, 5(2018), No. 4, 2936–40.
• [4] Di Barba P., Dughiero F., Sieni E., Field synthesis for theoptimal treatment planning in magnetic fluid hyperthermia, Archives of Electrical Engineering, 61,(2012), No. 1,57-67.
• [5] Żurek Z., Chmiela B., Idziak P., Kowalski K., Wolnik P. Magneto-sprężystość w stalach krzemowych. Diagnostyka struktury i defektu – Eksperyment, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe Nr 1/2019 ss 97-104.
• [6] Żurek Z., Duka P.: RLC circuits for material testing and NDT, Institute of Electrical Drivers & Machines KOMEL, 012015, ISBN 9788393109080, BOOK Komel. http://www.komel.kato wice.pl/ksiazki.html.
• [7] Du H., Li J., Qu Y., Mathematical modeling of eddy-current loss for a new induction heating device, Mathematical Problems in Engineering, vol. 2014 (2014), Article ID 923745.
• [8] Kan, C., Chu, G., Zhang, J., Ma, B., Analysis on eddy current field and temperature field of induction heating cooker, Journal of Shenyang University of Technology, 36 (2014), No. 6. 613-8.
• [9] Żurek Z., Dobmann G., Idziak P., Kowalski K., Structural Health Monitoring and NDT for Thin Steel sheets under LDC testing with flat asymmetric PCB Sensor, International Symposium on Structural Health Monitoring and Nondestructive Testing (SHMNDT 2018) Saarbrücken 04-05.10.2018.
• [10] Żurek Z., Stokłosa Z., Chmiela B., Idziak P., Kowalski K.,Czułość detekcji zmian struktury w stali, NDT SHM w transporcie, Napędy i Sterowanie 1(2019), 66-73.
• [11] Żurek Z., Idziak P., Kowalski K. Pieruń G., Miniaturowy defektoskop rezonansowy dla diagnostyki wstępnej w transporcie szynowym. Pomiary magnetyczne i magneto-indukcyjne, Napędy i Sterowanie 11 (2018), 111-123.
• [12] Blitz, J. Eddy current principles. in: Electrical and Magnetic Methods of Non-destructive Testing. Non-Destructive Evaluation Series, 3(1997). Springer, Dordrecht.
• [13] Förster F., Theoretische und experimntalle Ergebnisse des magnetischen Streufluseverfahrens, Materialprüfung, 23 (1981), 371-378.
• [14] Förster F., New findings in die field of non-destructive magnetic leakage inspection. NDT & E International, 1986, 3-14.
• [15] Zurek Z., Magnetic contactless detection of stress distribution and asembly defects in constructional steel element. NDT & E International 38 (2005), No. 7, 589-595.
• [16] Lewińska-Romicka A., Defektoskopia wiroprądowa: Poradnik, Warszawa: Biuro Gamma, 1997.
• [17] Sabbagh H., A model of eddy-current probes with ferrite cores,”IEEE Transactions on Magnetics, 23 (1987), no. 3, 1888–1904.
• [18] EPCOS AG, „Ferrite Materials - Ferrites and Accessories, On-line https://www.tdk-electronics.tdk.com/en/ 529404/products/ product-catalog/ferrites-and-accessories/ epcos-ferrites-an-accessories/ferrite-materials (access 20.07. 2022).
• [19] EPCOS AG, Ferrites and accessories - E 25/13/7 (EF 25), 2017. On-line: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/ fer/e_25_13_7.pdf, (access 20.07.2022).
• [20] Gruszczyński B., Projekt stanowiska do wiroprądowego wykrywania nieciągłości powierzchniowej i wad elementów konstrukcyjnych, Praca dyplomowa, Politechnika Poznańska, Poznań, 2018.
• [21] ANSYS, Inc., „Maxwell Help,” Southpointe, 2019.
• [22] Gruszczyński B., Optymalizacja obwodu magnetycznego różnicowego przetwornika wiroprądowego do badań nieniszczących, Praca Magisterska, Politechnika Poznańska, Poznań, 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).