超導量子干涉器件實現(xiàn)無損檢測的仿真研究.pdf

1、超導量子干涉器（Superconducting Quantum Interference Devices），簡稱SQUID，是具有極高靈敏度的，用于探測微弱磁場的器件。近年來，SQUID無損檢測的相關研究發(fā)展迅速，為其在工業(yè)等方面的應用奠定了扎實的基礎。
　　 本文對SQUID用于金屬缺陷探傷進行了初步的物理原理分析，對含有缺陷的工件進行了缺陷檢測的仿真研究。
　　 首先，簡要概述了SQUID在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和應用領域

2、。SQUID憑借其極高的磁場靈敏度，在交通、土木建設、工業(yè)檢測等很多領域得到了廣泛的應用。相對于傳統(tǒng)的探傷方法，比如磁粉檢測、超聲波檢測等，SQUID不僅可以應用于傳統(tǒng)的缺陷檢測，其在深度并且微小的缺陷檢測方面效果更加顯著。
　　 然后，具體分析了利用SQUID實現(xiàn)金屬無損探傷的物理原理，并以金屬薄板為例對其運行原理進行了數(shù)值仿真實驗。SQUID是超導物理中著名約瑟夫森效應的一種具體應用，是目前大多數(shù)超導電子學應用的基礎。SQU

3、ID的基本結構是超導環(huán)和兩個超導結構成，單個超導結的模型是臺階結。通過對臺階結模型的分析，我們知道SQUID原則上可以探測一個磁通量子的變化，進而具有極高的磁場檢測的靈敏度。
　　 利用SQUID實現(xiàn)金屬無損探傷是通過檢測金屬中缺陷部位磁場的變化來確定缺陷的存在。我們運用交流磁場檢測技術對缺陷的檢測進行了模擬仿真。在注入電流模型和三種激勵線圈模型的建?；A上，利用有限元分析軟件ANSYS對含有開口缺陷的金屬板進行了無損檢測的仿真

4、分析。為簡單起見，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確性之后，運用較為接近實際情況的激勵線圈模型，通過電磁反演得到了金屬缺陷的長度、寬度、深度的數(shù)據(jù)。
　　 在進行了開口缺陷的檢測之后，改變?nèi)毕莸奈恢?，進行了金屬板含有內(nèi)部缺陷的檢測仿真。利用矩形線圈作為激勵線圈，通過電磁反演，提取所定義路徑上的所有節(jié)點磁感應強度的信息繪制了沿著缺陷不同方向的路徑曲線圖，得到了缺陷的相關信息。從仿真結果我