超導(dǎo)量子干涉器件實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的仿真研究.pdf

1、超導(dǎo)量子干涉器（Superconducting Quantum Interference Devices），簡(jiǎn)稱(chēng)SQUID，是具有極高靈敏度的，用于探測(cè)微弱磁場(chǎng)的器件。近年來(lái)，SQUID無(wú)損檢測(cè)的相關(guān)研究發(fā)展迅速，為其在工業(yè)等方面的應(yīng)用奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 本文對(duì)SQUID用于金屬缺陷探傷進(jìn)行了初步的物理原理分析，對(duì)含有缺陷的工件進(jìn)行了缺陷檢測(cè)的仿真研究。
　　 首先，簡(jiǎn)要概述了SQUID在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域

2、。SQUID憑借其極高的磁場(chǎng)靈敏度，在交通、土木建設(shè)、工業(yè)檢測(cè)等很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的探傷方法，比如磁粉檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等，SQUID不僅可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的缺陷檢測(cè)，其在深度并且微小的缺陷檢測(cè)方面效果更加顯著。
　　 然后，具體分析了利用SQUID實(shí)現(xiàn)金屬無(wú)損探傷的物理原理，并以金屬薄板為例對(duì)其運(yùn)行原理進(jìn)行了數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)。SQUID是超導(dǎo)物理中著名約瑟夫森效應(yīng)的一種具體應(yīng)用，是目前大多數(shù)超導(dǎo)電子學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。SQU

3、ID的基本結(jié)構(gòu)是超導(dǎo)環(huán)和兩個(gè)超導(dǎo)結(jié)構(gòu)成，單個(gè)超導(dǎo)結(jié)的模型是臺(tái)階結(jié)。通過(guò)對(duì)臺(tái)階結(jié)模型的分析，我們知道SQUID原則上可以探測(cè)一個(gè)磁通量子的變化，進(jìn)而具有極高的磁場(chǎng)檢測(cè)的靈敏度。
　　 利用SQUID實(shí)現(xiàn)金屬無(wú)損探傷是通過(guò)檢測(cè)金屬中缺陷部位磁場(chǎng)的變化來(lái)確定缺陷的存在。我們運(yùn)用交流磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷的檢測(cè)進(jìn)行了模擬仿真。在注入電流模型和三種激勵(lì)線圈模型的建?；A(chǔ)上，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)含有開(kāi)口缺陷的金屬板進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)的仿真

4、分析。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，注入電流模型采取給帶有缺陷的鋼板直接通以均勻直流電。在初步確定了電磁反演的準(zhǔn)確性之后，運(yùn)用較為接近實(shí)際情況的激勵(lì)線圈模型，通過(guò)電磁反演得到了金屬缺陷的長(zhǎng)度、寬度、深度的數(shù)據(jù)。
　　 在進(jìn)行了開(kāi)口缺陷的檢測(cè)之后，改變?nèi)毕莸奈恢?，進(jìn)行了金屬板含有內(nèi)部缺陷的檢測(cè)仿真。利用矩形線圈作為激勵(lì)線圈，通過(guò)電磁反演，提取所定義路徑上的所有節(jié)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的信息繪制了沿著缺陷不同方向的路徑曲線圖，得到了缺陷的相關(guān)信息。從仿真結(jié)果我