碳纤维拉索缺陷的电磁层析成像有限元仿真

来源：电子测量技术杂志2024年第8期北京时间：

作者：张苏嘉，苏益凡，周伟，陈辰，韩金保

单位：1.河北大学质量技术监督学院 保定 071002; 2.河北大学计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心 保定 071002

摘要：碳纤维复合材料具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀和抗疲劳等优点，是大跨度结构拉索的理想型材料。本文基于电磁层析成像技术采用有限元方法对碳纤维拉索的断股和脱粘缺陷进行仿真研究，设计了一种8线圈圆周型传感器阵列，探究了传感器尺寸、激励电流大小与磁感应强度的关系，根据仿真电磁信号研究了LBP算法、Tikhonov算法和Landweber算法3种重建算法对不同拉索缺陷重建图像质量的影响。结果表明，在研究范围内随着传感器线圈直径的减小和激励电流的增大，磁感应强度逐渐增大，并在线圈直径为5 mm和激励电流为1 A时达到最大值；与其他图像重建方法相比，Tikhonov算法能够更好的平衡图像重建效果和成像质量，更适用于碳纤维拉索缺陷检测图像的重建过程。此外，在传感器阵列固定的情况下将拉索缺陷旋转，分析了不同投影角度对缺陷成像效果的影响。本研究旨在为实验条件下碳纤维拉索的传感器阵列设计和缺陷检测成像提供参考依据。

关键词：电磁层析成像;碳纤维拉索;有限元仿真;传感器阵列;图像重建

基金资助：国家重点研发计划（2022YFC3005103）项目资助