本文结合涡流检测的工程实际应用,以压力容器各种管路部件的涡流检测应用为背景,深入研究了常规及阵列三维涡流检测技术在有限元场路耦合问题上的理论建模分析,结合工程实际完成两种新型探头的设计及应用,主要研究内容如下:论文以麦克斯韦电磁理论为基础,针对三维涡流场--电路耦合问题中的边界条件展开了有限元软件模拟仿真设计,通过ANSYS Workbench、Maxwell、Origin和MATLAB等软件实现模拟仿真设计及分析,克服了传统数值分析方法的繁琐及工作量大的困扰,并通过试验验证了其可靠性,结果证明用有限元仿真设计切实可行。本文通过有限元仿真设计了两种新型涡流探头,分别是差动式涡流探头及阵列涡流探头。线圈互感包含着各种检测信息,为能从中提取缺陷特征进行定量分析,使线圈互感由干扰因素转变为有用信息,用ANSYS Workbench软件建立符合实际检测情况的三维涡流场-电路耦合有限元模型,从外部电路电阻节点分时分步提取检测线圈感应电压。经过软件处理,绘制云图及曲线分布图,对缺陷长度、位置的定量化进行了分析研究。通过模拟先行与理论指导相结合,依据有限元模型设计了第一种新型差动式涡流探头,该探头与能原地旋转和水平伸缩的探头辅助设备结合以达到检测自动化,上述创意有利于新型探头检测的连续性和准确性。此外还设计了第二种新型阵列式三维探头,通过理论结合实践,既考虑仿真计算又兼顾了工程实际应用,两方面权衡设定模拟参数,并通过Maxwell circuit editor设计电路,阵列涡流传感器构造灵活,将许多小型探头线圈密布在基底材料上,构成特定的结构,呈阵列排布,外围添加激励线圈构成,采用分时切换和多路复用等技术,依次获得各线圈的涡流信号完成阵列巡回检测,还可实现三维可视化检测成像,使检测结果直观明了。试验结果表明上述方法行之有效,较以往的设计方法检测准确性有显著提高,对后续涡流探头设计研制有一定的指导意义。