● 摘要
斜置线圈是指线圈所在平面法线与媒质分解面的法线既不平行又不垂直的圆形线圈，本课题主要任务是利用解析的方法得到斜置线圈涡流问题的解析解，并利用试验验证所得结果的正确性。本文第一章中介绍了本课题的研究内容和意义，也介绍了涡流检测理论与技术的发展和研究现状。本文第二章中介绍了线性媒质中涡流问题的前提假设和求解方法。对利用矢量磁位和标量电位建立的涡流边值问题，洛仑兹规范和库伦规范，及电磁位函数在这两种规范下的规范变换进行了着重的叙述。在本文第三章中详细的介绍了利用矢量磁位求解半无限大导体平面上方斜置线圈的涡流问题的过程，包括：利用 函数表示外源的电流密度，在库伦规范下建立各区域中约束方程，推导矢量磁位满足的边界条件，利用边界条件确定各区域中的矢量磁位，利用矢量磁位得到电场强度、磁感应强度、线圈中阻抗增量及导体中涡流密度的表达式。在第三章中还利用试验对线圈中阻抗增量的解析表达式进行了检验，试验与理论计算结果有相同的变化趋势。在第四章中利用斜置线圈的涡流理论以及叠加原理得出了“8”字型线圈阻抗增量和导体中涡流密度的解析表达式，并利用Matlab软件对其进行了仿真计算。计算结果表明利用“8”字形线圈作为涡流检测线圈可以使被测导体中涡流分布区域更加集中、涡流强度大大增加。这种激励线圈聚焦了导体内的电磁能量，从而有效地提高了涡流检测的深度。本文的结果可以为涡流检测探头的分析和设计提供指导。