题目：深层缺陷脉冲涡流无损检测电磁场理论与实验研究

脉冲涡流无损检测技术的研究被大量开展，得到了许多有用的实验结果，但脉冲涡流瞬态电磁场的理论研究至今仍不充分，未能为实验结果提供理论依据。为此本文推导了脉冲涡流瞬态电磁场的解析解，这对脉冲涡流无损检测技术的实际应用有重要的理论意义。探头是激励出涡流和检测涡流场的重要器件，探头的结构决定了涡流的分布，对涡流检测的灵敏度也起着关键的作用。常见的涡流探头在被测试件中所激励出的涡流分布在一个较大的区域内，本文提出的聚焦线圈可以将涡流集中到一个较小的区域内，这可以有效地提高涡流检测的空间分辨率。 首先，推导出斜置椭圆聚焦线圈脉冲涡流瞬态电磁场的解析解，并采用有限元软件Ansoft验证了解析解的正确性。建立了半无限大导体上方斜置椭圆线圈瞬态脉冲涡流场电磁模型，采用电磁场多尺度变化技术、拉氏变换和傅里叶变换得到其时域解析解。针对椭圆聚焦线圈，选定一组参数，运用数学工具软件MatLab计算出电磁场量并给出涡流场的分布图，并采用电磁有限元软件Ansoft验证了所求解析解的正确性。其次，对聚焦探头脉冲涡流无损检测进行了仿真研究。通过仿真得到了不同缺陷下的涡流分布和两种不同检测方式下的信号，由于缺陷的影响，检测线圈感应电压增大，缺陷深度增加，感应电压差分信号峰值减小、峰值时间和过零时间延迟；当缺陷位于表面时，磁感应强度X方向分量减小，当缺陷位于内部时，磁感应强度X方向分量增大，随着缺陷深度的增加，磁感应强度X方向分量差分信号幅值减小。最后，对聚焦探头脉冲涡流无损检测进行了实验研究。搭建了实验平台，制备被测试件和检测线圈聚焦探头，实验结果证明缺陷使检测线圈感应电压增大。