一种ITER内部线圈多层套管结构偏心的在线无损检测方法

摘要

一种ITER内部线圈多层套管结构偏心的在线无损检测方法，在推算的频率范围对内部线圈进行涡流扫频实验，得到多个测量点的阻抗信号，求得各频率下其平均值，并求取内部线圈与标定结构间的转换复数数组，通过转换复数数组得到多个测量点的阻抗差分信号，然后选择阻抗差分信号极值所对应的频率作为检测最佳频率，随后从阻抗差分信号-偏心距离标定曲线组摘取最佳频率所对应的阻抗差分信号-偏心距离标定曲线，最后在阻抗差分信号-偏心距离标定曲线求取阻抗差分信号极值所对应的偏心距离，即为实际内部线圈的偏心距离；本发明方法能够对多层套管偏心距离进行定量检测，具有操作简单，易实现，数据量小的优点，可广泛用于ITER中IVCs多层套管结构的偏心距离在线测定。

主权项

1.一种ITER内部线圈多层套管结构偏心的在线无损检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：阻抗差分信号-偏心距离标定曲线组的建立，具体步骤如下：1）根据电涡流趋肤深度公式和套管外层不锈钢合金管的厚度和材料参数，推算得到在某一频率范围内，涡流恰好能够渗透到外层不锈钢合金管最内侧区域，即依据已知参数，通过选择不同频率，使δ大于不锈钢合金管厚度，并以此作为实验测量时频率范围；其中，δ为电涡流趋肤深度，μ为材料相对磁导率，σ为材料电导率，f为频率；材料的参数：厚度为4mm，导电率为1.4×10⁶S/m，相对磁导率为1；2）在步骤1）确定的频率范围内，采用和阻抗测量仪相连接的探头对和实际的内部线圈尺寸相同的内部线圈标定件进行扫频实验，实验时移动内部线圈标定件的内管，使内管相对于外管存在不同的偏心距离，这样就能够获得不同偏心情况下，不同频率对应的阻抗信号；3）用步骤2）所得的不同偏心情况下，不同频率对应的阻抗信号减去不偏心情况的阻抗信号Z₀，得到阻抗差分信号；4）通过步骤3）得到的在不同频率下各偏心距离对应的阻抗差分信号，建立阻抗差分信号-偏心距离标定曲线组；步骤2：实际的内部线圈偏心距离的定量检测，具体步骤如下：1）对于实际的内部线圈，先将待测区域沿圆周方向均分成N段，即可得到待测套管结构横截面上的N个平分圆周的点，将其作为测量点，将和阻抗测量仪相连接的探头贴合在测量点上，所述N≥2；2）采用阻抗测量仪和探头对步骤1）中的测量点按照步骤1推算的频率范围进行涡流扫频实验，得到N个测量点的阻抗信号，求得各频率下其平均值$\bar{Z}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Z}_i}{N};$3）对步骤2）得到的进行复数变换，使变换后的等于步骤1所述内部线圈标定件不偏心情况下的阻抗信号Z₀，同时可得到转换复数数组Z’，$Z^{\prime }=Z_0/\bar{Z};$4）将各频率测量情况下N个点所测量的阻抗信号分别乘以Z’，得到变换后的阻抗信号，用变换后的阻抗信号减去变换后的即Z₀，获得各频率测量情况下N个点的阻抗差分信号；5）选择步骤4）的N个阻抗差分信号绝对值最大的测量点j所在的方位作为偏心方向，j点作为偏心测量点；6）建立j点的阻抗差分信号-频率关系曲线，阻抗差分信号极值所对应的频率作为检测最佳频率；7）在步骤1建立的阻抗差分信号-偏心距离标定曲线组中，摘取步骤6）得到的最佳频率所对应的阻抗差分信号-偏心距离标定曲线作为实际检测阻抗差分信号-偏心距离标定曲线；8）在步骤7）所得到的实际检测阻抗差分信号-偏心距离标定曲线中，求取j测量点的阻抗差分信号极值所对应的偏心距离，从而获得实际内部线圈的偏心距离，完成对实际内部线圈偏心距离的定量无损检测。