طراحی و ساخت حسگر مغناطیسی جهت شناسایی عیوب داخلی بر اساس آشفتگی میدان مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

لویزان- خیابان شعبانلو- دانشگاه شهید رجائی. دانشکده مکانیک دفتر دانشکده

10.30494/jndt.2021.266446.1050

چکیده

مقاله حاضر با بهره­گیری از آشفتگی میدان مغناطیسی که بر پایه پاسخ مغناطیسی دریافت شده از یک مساحت کوچکی از دیواره استوار است، به عنوان راهکاری برای اندازه­گیری عیوب داخلی لوله­ها ارائه شده است. در این روش نیازی به اشباع مغناطیسی دیواره نبوده و ضخامت دیواره تاثیری بر کارایی آن ندارد. برای ساخت گیرنده حساس به آشفتگی میدان مغناطیسی، از آهنربای دائمی به همراه حسگر­های اثر هال استفاده شده است. از آنجاییکه چیدمان حسگر یعنی قرار­گیری حسگر نسبت به آهنربا از اهمیت بالایی برخوردار است لذا با استفاده از روش اجزا محدود شبیه­سازی آن انجام شد و با تحلیل نتایج نرم­افزاری بهترین حالت قرارگیری حسگر ارائه گردید. از آنجاییکه در دیواره لوله­ها کاهش ضخامت دیواره مطرح است لذا در شبیه­سازی­ها برای عمق­های مختلف از عیب، مقادیر پاسخ مغناطیسی دریافت شده ثبت، و به عنوان معیاری برای اندازه­گیری مقدار کاهش ضخامت یا عمق عیب، بکار برده شد. همچنین یک سامانه آزمون تجربی برای مقایسه نتایج حاصل از مدل­سازی تئوری ساخته شد و نتایج آن با نتایج مدل ارائه شده مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده به عنوان ابزاری موثر برای شناسایی عیوب داخلی می­تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and Construction of Magnetic Sensor Set to Detect Internal Defects Based on Magnetic Field Perturbation

نویسنده [English]

  • Amir Refahi Oskouei
لویزان- خیابان شعبانلو- دانشگاه شهید رجائی. دانشکده مکانیک دفتر دانشکده
چکیده [English]

This paper introduces a magnetic field perturbation based on the magnetic response received from a small area of the wall as a solution to measure the internal defects of the pipes. In this method, there is no need for magnetic saturation of the wall, and wall thickness does not affect its performance. To build a magnetic field perturbation receiver, a permanent magnet with Hall Effect sensor was used. Since the arrangement of the sensor, ie. the position of the sensor relative to the magnet is of great importance, so it was simulated using the finite element method and the best position of the sensor was presented by analyzing the software results. Since the wall thickness is reduced, so in the simulations for different depths of the defect, the values of the received magnetic response were recorded and used as a measure to evaluate the amount of thickness reduction or defect depth. Also, an experimental test system was developed to compare the results of theoretical modeling and its results were compared with the results of the proposed model. The results show that the proposed method can be used as an effective tool to identify internal defects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetic Field Perturbation
  • Corrosion Defect
  • Internal Wall of Tube
  • Sensor Design
[1]     Song, X. C.,  Huang S. L., Zhao, W., (2007). Optimization of the magnetic circuit in the MFL inspection system for storage-tank floors. Russian Journal of Nondestructive Testing, 43, 326-331.
[2]     Kim, J. W., Park, S., (2017). Magnetic flux leakage– based local damage detection and quantification for steel wire rope non-destructive evaluation. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 29, 3396-3410.
[3]     Karuppasamy, P., Abudhahir, A., Prabhakaran, M., Thirunavukkarasu, S., Rao, B. P. C., Jayakumar, T. (2016). Model-Based Optimization of MFL Testing of Ferromagnetic Steam Generator Tubes, Journal of Nondestructive Evaluation, 35, 3221–3224.
[4]     Augustyniak, M., Usarek, Z. (2016). Finite Element Method Applied in Electromagnetic NDTE: A Review. J Nondestruct Eval, 35, 39-62.
[5]     Yea, C., Wang, Y.,  Wanga, M., Udpa, L., Udpa, S.,(2020). Frequency domain analysis of magnetic field images obtained using TMR array sensors for subsurface defect detection and quantification, NDT & E International, 116, 102284,
[6]      Li, Z., Jarvis, R., Nagy, P. B., Dixon, S., Cawley, P., (2017). Experimental and simulation methods to study the Magnetic Tomography Method (MTM) for pipe defect detection, NDT & E International, 92, 59-66.
[7]     Aguila-Muñoz, J., Espina-Hernández, J.H., Pérez-Benítez, J.A., Caleyo, F., Hallen, J.M., (2016). A magnetic perturbation GMR-based probe for the nondestructive evaluation of surface cracks in ferromagnetic steels, NDT & E International, 79, 132-141.
[8]     Sun, Y., Kang, Y., Qiu, C., (2011).A new NDT method based on permanent magnetic field perturbation, NDT & E International, 44, Pages 1-7.
[9]     Liu, S., Sun, Y., Gu, M., Liu, C., He, L., Kang, Y., (2017).Review and analysis of three representative electromagnetic NDT methods,Insight - Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 59, 176-183.
[10]  https://datasheetspdf.com/pdf/504928/AllegroMicroSystems/UGN3503/1
User’s guide Ansoft Maxwell, 2D,  v.14