交流电磁场检测（ACFM）技术详细介绍

引言

随着工业设备向大型化、复杂化方向发展，结构健康监测和缺陷检测技术的重要性日益凸显。传统的无损检测（NDT）方法，如超声检测（UT）、涡流检测（ECT）、磁粉检测（MT）和渗透检测（PT）等，在特定场景下存在局限性，如依赖耦合剂、仅适用于表面缺陷或难以定量评估缺陷尺寸等。

交流电磁场检测（简称ACFM）技术，由英国University College London（UCL）在20世纪90年代提出，旨在克服传统电磁检测方法的不足，实现非接触、高精度的裂纹检测。该技术通过测量导体表面感应电流畸变引起的磁场变化，可同时获取缺陷的长度和深度信息，适用于导电材料的表面及近表面缺陷检测。近年来，ACFM在石油化工管道、船舶焊接、飞机结构、电力设备（如GIS）等领域的应用研究不断深入，展现出广阔的发展前景。

1. ACFM技术原理

ACFM技术基于电磁感应原理，其核心思想是在被测导体表面施加均匀的交流电流（通常频率在1-10kHz），电流在遇到缺陷（如裂纹）时会发生畸变，从而在缺陷周围产生可测量的磁场扰动，如图1所示。

图1 ACFM检测原理示意图

2. ACFM的系统组成

交流电磁场检测系统组成见下图2，实物图见下图3。交流电磁场检测系统会根据被检构件选择激励信号频率及幅值，计算机根据选择结果控制信号激励模块产生所需频率的信号源，信号源经滤波器及功率放大器后，驱动缠绕在磁芯上的线圈产生稳定的激励磁场，在工件表面产生局部的均匀感应电流。磁场传感器作为感应元件，接收感应电流在探头移动过程中产生的感应磁场以及经过缺陷时产生的磁场畸变， 采集到的信号经放大器、滤波器等信号处理电路，通过模数转换输入到计算机，计算机进行信号分析处理，将处理后的信号以图形、图像等形式显示出来，如Bx信号、Bz信号的波形图以及叠加产生的蝶形图等，方便检测人员观察和分析。

图2 交流电磁场检测系统组成

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