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中均有廣泛應用。渦流線圈的阻抗解析建模，可以為換能器的設計、及渦流檢測的正、逆問題求解提供理論指導與參考。
　　國內外學者針對該問題的研究主要集中在解析模型的改進與創(chuàng)新、缺陷的反演以及解析模型適用性的擴展，包括被測導電體的特性、渦流線圈與被測導電體的相對位置關系及渦流線圈的類型、參數等。
　　目前，對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，或對具

2、有一定截面的簡單線圈進行疊加，并忽略線圈相互疊加時的細節(jié)問題，尚無針對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體上方的問題轉為對入射場與散射場的分別討論，并建立了渦流線圈截面與電流管之間的關系。接著給出了二階矢量位的推導過程，使用入射場標勢及散射場標勢對渦流線圈平行置于無限大導體平面上的電磁場模型進行表述。結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對渦流線圈阻抗的貢獻形式重新組合。在極坐標系中，推導出了基于折角外形因子的折線線圈外形位置因子，通過折線段的細分實現對曲線線圈的等效，其中折角外形因子為折線線圈各折角大小及方向的相關項。然后在此基礎上，完成了模型對截面形狀及渦流線圈匝數的擴展，并對阻抗解析模型進行了驗證，包括正多邊形折線線圈與現有圓形線圈等效計算、電磁超聲換能器線圈的散射場阻抗物理實驗及多匝密繞漆包線繞制線圈的比較。最后針對