作为五大常规无损检测技术之一,涡流检测因具有非接触、对试件表面状态要求低、检测速度快等优点,被广泛应用于导电试件表面和次表面缺陷的检测。涡流传感器在试件中激发出感应涡流,缺陷的存在会扰动涡流场的分布进而产生能表征缺陷信息的二次磁场信号。在这一过程中,缺陷处感应涡流的强度和方向是影响涡流-缺陷交互作用的两个主要因素。然而,在工程实际中,待测试件中缺陷的大小不一,缺陷走向也难以预知。此时,在试件中激发出强度大、全方向的涡流是避免缺陷漏检的有效手段。为此,本学位论文提出了一种旋转聚焦场涡流检测技术,实现了碳钢试件任意方向缺陷的检测。主要研究内容和结论如下:(1)提出了旋转聚焦场涡流检测技术。介绍了8字形聚焦线圈和旋转场激励方法,阐述了用两对8字形线圈实现旋转聚焦场涡流检测的过程。应用ANSYS软件进行仿真,对比分析了单线圈、聚焦线圈及旋转聚焦场探头激发涡流场的分布特征,证实了旋转聚焦场的形成。进一步地,模拟了不同走向缺陷的检测,结果表明:旋转聚焦场探头检测任意方向缺陷的灵敏度相同、有较高的信噪比、信号幅值大,且具有区分缺陷走向的潜力。(2)设计了旋转聚焦场涡流检测探头,仿真分析了探头激励参数和几何参数对检测信号的影响。以不同频率下Q235钢板的趋肤深度和检测信号幅值大小为依据,优选了100 Hz作为探头激励频率;激励相位差影响激励场的旋转特性,90°相位差时激励场与各向缺陷的交互作用一致。对探头线圈提离高度、中心距、高度和张角等的单参数分析表明,它们的大小都会影响激励场的强度和均匀度;对给定尺寸的探头线圈,优选了150°作为线圈张角。(3)研究了旋转聚焦场涡流检测探头对平板缺陷信号特征,提出了以缺陷边沿信号峰值为特征量对深度与宽度进行定量、以信号峰值间距离为特征量对长度进行定量的缺陷尺寸评估方法。探讨了该探头对管壁上不同走向缺陷的检测灵敏度不一致的问题;进一步分析得出,当管道直径与线圈中心距之比为25时,周向缺陷检测信号峰值达到轴向缺陷检测信号峰值的98.92%,此时可近似认为探头对管壁任意走向缺陷的检测灵敏度相同。(4)试制了以GMR传感器为接收元件的旋转聚焦场涡流检测探头,搭建了涡流检测系统,在预制有不同深度、不同走向缺陷的Q235平板和管道进行了检测实验。实验结果与仿真结果吻合良好,验证了所提出的旋转聚焦场涡流检测技术的有效性与实用性。