Phát triển thử nghiệm hệ thống phát hiện vết nứt trên bề mặt kim loại dựa trên phương pháp dòng điện xoáy sử dụng một cuộn dây
Email:
khuong.ktd@utc.edu.vn
Từ khóa:
cảm biến phát hiện vết nứt, phương pháp dòng điện xoáy, phát hiện khuyết tật, đo không tiếp xúc, kiểm tra không phá hủy
Tóm tắt
Sự hỏng hóc hoặc mỏi kim loại thường bắt đầu từ bề mặt bên ngoài của vật thể kim loại. Vì vậy, phát hiện sớm các vết nứt bề mặt là yếu tố then chốt trong việc đánh giá độ bền và độ tin cậy của các kết cấu kim loại trong các ngành như hàng không, giao thông vận tải và sản xuất. Trong số các phương pháp kiểm tra không phá hủy, kỹ thuật dòng điện xoáy được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng phát hiện nhanh và chính xác các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt trên vật liệu dẫn điện. Nghiên cứu này giới thiệu một hệ thống phát hiện vết nứt bề mặt trên vật liệu nhôm sử dụng cảm biến dòng điện xoáy một cuộn dây. Hệ thống hoạt động dựa trên việc đo sự thay đổi biên độ điện áp đầu ra khi cảm biến quét qua vùng có và không có vết nứt. Biên độ tín hiệu thay đổi do sự gián đoạn của dòng điện xoáy gây ra bởi khuyết tật bề mặt. Hệ thống được khảo sát với các mức điện áp, tần số kích thích và kích thước vết nứt khác nhau. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có thể phát hiện hiệu quả các vết nứt có kích thước từ Dài 3,0 × Rộng 1,0 × Sâu 0,6 mm, chứng minh tính khả thi trong ứng dụng kiểm tra bề mặt kim loại nhẹTài liệu tham khảo
[1]. J. Seo, S. Kwon, H. Jun, D. Lee, Fatigue crack growth behavior of surface crack in rails, Procedia Engineering, 2 (2010) 865–872. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.093
[2]. X. Gibert, V.M. Patel, R. Chellappa, Robust fastener detection for autonomous visual railway track inspection, in IEEE winter conference on applications of computer vision IEEE, 2015, IEEE, pp.694–701. https://doi.org/10.1109/WACV.2015.98
[3]. A. Poudel, B. Lindeman, R. Wilson, Current practices of rail inspection using ultrasonic methods: A review, Materials Evaluation, 77 (2019) 870–883.
[4]. S. Hongbin, R. Pradeep, E.J. Richard, Machine learning for ultrasonic nondestructive examination of welding defects: A systematic review, Ultrasonics, 127 (2023) 106854–106866. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2022.106854
[5]. Y. Jia, K. Liang, P. Wang, K. Ji, P. Xu, Enhancement method of magnetic flux leakage signals for rail track surface defect detection, IET Science, Measurement & Technology, 14 (2020) 711–717. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2018.5651
[6]. A.G. Antipov, A.A. Markov, Detectability of Rail Defects by Magnetic Flux Leakage Method, Russ J Nondestruct Test, 55 (2019) 277–285. https://doi.org/10.1134/S1061830919040028
[7]. E.H. Farag, E. Toyserkani, M.B. Khamesee, Non-Destructive Testing Using Eddy Current Sensors for Defect Detection in Additively Manufactured Titanium and Stainless-Steel Parts, Sensors, 22 (2022) 5440–5457. https://doi.org/10.3390/s22145440
[8]. L. Han, Y. Jiang, M. Yuan, Design and Study of Pulsed Eddy Current Sensor for Detecting Surface Defects in Small-Diameter Bars, Sensors, 24 (2024) 8063–8084. https://doi.org/10.3390/s24248063
[9]. B. Marchand, J.M. Decitre, O. Casula, Recent developments of multi-elements eddy current probes, in Proceedings of the 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China, 2008, pp.25–28.
[10]. R.J. Ditchburn, S.K. Burke, M. Posada, Eddy-Current Nondestructive Inspection with Thin Spiral Coils: Long Cracks in Steel, Journal of Nondestructive Evaluation, 22 (2003) 63–77. https://doi.org/10.1023/A:1026340510696
[11]. M. Lu, X. Meng, R. Huang, L. Chen, Z. Tang, J. Li, A. Peyton, W. Yin, Determination of Surface Crack Orientation Based on Thin-Skin Regime Using Triple-Coil Drive–Pickup Eddy-Current Sensor, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 70 (2021) 1–9. https://doi.org/10.1109/TIM.2020.3044729
[12]. R.J. Ditchburn, S.K. Burke, Planar rectangular spiral coils in eddy-current non-destructive inspection, NDT & E International, 38 (2005) 690–700. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2005.04.001
[13]. M. Qiuping, Y.T. Gui, G. Bin, Z. Xiangyu, R. Gaige, L. Haoran, Lift-off suppression based on combination of bridge and transformer signal conditionings of eddy current testing, NDT & E International, 132 (2022) 102724–102748. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2022.102724
[14]. S. Borovik, Y. Sekisov, Single-Coil Eddy Current Sensors and Their Application for Monitoring the Dangerous States of Gas-Turbine Engines, Sensors, 20 (2020) 2107–2124. https://doi.org/10.3390/s20072107
[15]. S. Borovik, M. Kuteynikova, Y. Sekisov, Reducing the Impact of Influence Factors on the Measurement Results from Single‑Coil Eddy Current Sensors, Sensors, 23 (2023) 351–376. https://doi.org/10.3390/s23010351
[16]. Z. Xu, Y. Feng, Y. Liu, F. Shi, Y. Ge, H. Liu, W. Cao, H. Zhou, S. Geng, W. Lin, Single‑Ended Eddy Current Micro‑Displacement Sensor with High Precision Based on Temperature Compensation, Micromachines, 15 (2024) 366–382. https://doi.org/10.3390/mi15030366
[17]. L.M. Huy, P.H. Phuong, L.Q Trung, H.S Phuong, L.D Minh, P.Q Vuong, L.V Su, Enhancing corrosion detection in pulsed eddy current testing systems through autoencoder-based unsupervised learning, Measurement, 229 (2024) 113146–113161. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2024.103175
[18]. L.M. Huy, J.H. Lee, Y.H. Hwang, Development of differential Hall sensors for pulsed eddy current testing, Sensors and Actuators A: Physical, 365 (2024) 114777–114799. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.114777
[2]. X. Gibert, V.M. Patel, R. Chellappa, Robust fastener detection for autonomous visual railway track inspection, in IEEE winter conference on applications of computer vision IEEE, 2015, IEEE, pp.694–701. https://doi.org/10.1109/WACV.2015.98
[3]. A. Poudel, B. Lindeman, R. Wilson, Current practices of rail inspection using ultrasonic methods: A review, Materials Evaluation, 77 (2019) 870–883.
[4]. S. Hongbin, R. Pradeep, E.J. Richard, Machine learning for ultrasonic nondestructive examination of welding defects: A systematic review, Ultrasonics, 127 (2023) 106854–106866. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2022.106854
[5]. Y. Jia, K. Liang, P. Wang, K. Ji, P. Xu, Enhancement method of magnetic flux leakage signals for rail track surface defect detection, IET Science, Measurement & Technology, 14 (2020) 711–717. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2018.5651
[6]. A.G. Antipov, A.A. Markov, Detectability of Rail Defects by Magnetic Flux Leakage Method, Russ J Nondestruct Test, 55 (2019) 277–285. https://doi.org/10.1134/S1061830919040028
[7]. E.H. Farag, E. Toyserkani, M.B. Khamesee, Non-Destructive Testing Using Eddy Current Sensors for Defect Detection in Additively Manufactured Titanium and Stainless-Steel Parts, Sensors, 22 (2022) 5440–5457. https://doi.org/10.3390/s22145440
[8]. L. Han, Y. Jiang, M. Yuan, Design and Study of Pulsed Eddy Current Sensor for Detecting Surface Defects in Small-Diameter Bars, Sensors, 24 (2024) 8063–8084. https://doi.org/10.3390/s24248063
[9]. B. Marchand, J.M. Decitre, O. Casula, Recent developments of multi-elements eddy current probes, in Proceedings of the 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China, 2008, pp.25–28.
[10]. R.J. Ditchburn, S.K. Burke, M. Posada, Eddy-Current Nondestructive Inspection with Thin Spiral Coils: Long Cracks in Steel, Journal of Nondestructive Evaluation, 22 (2003) 63–77. https://doi.org/10.1023/A:1026340510696
[11]. M. Lu, X. Meng, R. Huang, L. Chen, Z. Tang, J. Li, A. Peyton, W. Yin, Determination of Surface Crack Orientation Based on Thin-Skin Regime Using Triple-Coil Drive–Pickup Eddy-Current Sensor, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 70 (2021) 1–9. https://doi.org/10.1109/TIM.2020.3044729
[12]. R.J. Ditchburn, S.K. Burke, Planar rectangular spiral coils in eddy-current non-destructive inspection, NDT & E International, 38 (2005) 690–700. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2005.04.001
[13]. M. Qiuping, Y.T. Gui, G. Bin, Z. Xiangyu, R. Gaige, L. Haoran, Lift-off suppression based on combination of bridge and transformer signal conditionings of eddy current testing, NDT & E International, 132 (2022) 102724–102748. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2022.102724
[14]. S. Borovik, Y. Sekisov, Single-Coil Eddy Current Sensors and Their Application for Monitoring the Dangerous States of Gas-Turbine Engines, Sensors, 20 (2020) 2107–2124. https://doi.org/10.3390/s20072107
[15]. S. Borovik, M. Kuteynikova, Y. Sekisov, Reducing the Impact of Influence Factors on the Measurement Results from Single‑Coil Eddy Current Sensors, Sensors, 23 (2023) 351–376. https://doi.org/10.3390/s23010351
[16]. Z. Xu, Y. Feng, Y. Liu, F. Shi, Y. Ge, H. Liu, W. Cao, H. Zhou, S. Geng, W. Lin, Single‑Ended Eddy Current Micro‑Displacement Sensor with High Precision Based on Temperature Compensation, Micromachines, 15 (2024) 366–382. https://doi.org/10.3390/mi15030366
[17]. L.M. Huy, P.H. Phuong, L.Q Trung, H.S Phuong, L.D Minh, P.Q Vuong, L.V Su, Enhancing corrosion detection in pulsed eddy current testing systems through autoencoder-based unsupervised learning, Measurement, 229 (2024) 113146–113161. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2024.103175
[18]. L.M. Huy, J.H. Lee, Y.H. Hwang, Development of differential Hall sensors for pulsed eddy current testing, Sensors and Actuators A: Physical, 365 (2024) 114777–114799. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.114777
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
30/05/2025
Nhận bài sửa
31/07/2025
Chấp nhận đăng
10/08/2025
Xuất bản
15/08/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Đức, K., & Trần Văn, K. (1755190800). Phát triển thử nghiệm hệ thống phát hiện vết nứt trên bề mặt kim loại dựa trên phương pháp dòng điện xoáy sử dụng một cuộn dây. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(6), 875-887. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.6.5
Số lần xem tóm tắt
17
Số lần xem bài báo
7
