管道裂纹远场涡流检测正演模型设计

管道远场涡流裂纹缺陷检测的本质是电磁场反演问题,由于先验约束条件的不足,缺陷尺寸的定量检测成为一个无定解的不适定问题。提出了一种基于BP神经网络学习算法的管道远场涡流检测正演模型的设计方法,通过对轴对称缺陷管道模型的仿真研究,提取出与缺陷尺寸显著相关的关键磁场特征量,实现了从管道裂纹缺陷尺寸空间到磁场信号特征空间的非线性定量映射。经测试,正演模型对远场涡流特征信号具有良好的逼近精度和推广能力,可为管道轴对称裂纹缺陷的定量反演评估提供有效的先验知识和约束条件。     

基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器设计

对裂纹缺陷长度和深度进行定量是脉冲涡流无损检测的一项重要内容.提出了一种基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器.采用大型电磁仿真软件ANSYS建立了传统脉冲涡流传感器和新型脉冲涡流传感器的仿真模型,然后对比分析了两者对裂纹缺陷长度定量的结果,仿真分析表明:新型传感器可以实现对裂纹长度的准确定量,同时还能够对裂纹深度进行定量....     

基于远场涡流法的管道缺陷识别的有限元仿真研究

远场涡流(RFEC)法是无损检测的重要方法之一,相对于其他无损检测技术而言更具优势。在基于远场涡流原理的基础上,利用有限元方法对远场涡流现象和二维轴对称缺陷进行了仿真和分析。首先,从麦克斯韦方程出发,对远场涡流进行数学建模,为有限元分析提供理论指导;其次,利用有限元法建立仿真环境,并对远场涡流现象进行二维仿真,借此设计出实验装置并确定了激励参数;最后,对轴向上不同位置、宽度和深度的缺陷进行分类对比仿真,研究了缺陷信号间的相互作用,确定了缺陷量化特征量,优化了缺陷信号。为以后的三维仿真和缺陷位置、尺寸及管道耗损的定量识别提供了理论依据。     

基于磁场测量的脉冲远场涡流非磁性平板仿真

为解决在脉冲远场涡流检测中检测线圈体积较大、控件分辨力低且在低频域灵敏度差的问题,通过有限元仿真,对不同位置不同深度的缺陷进行了基于磁场测量的脉冲远场涡流检测非磁性平板仿真。结果表明:在对激励线圈施加屏蔽后可以实现远场涡流效应,当缺陷位于激励线圈与二维节点中间时,检测效果最好,并且缺陷深度与磁通密度差分幅值密切相关,且具有良好的线性关系,可以实现对缺陷的定位及定量分析。     

远场涡流检测传感器速度效应仿真分析

为了分析远场涡流检测中传感器运行速度对缺陷响应信号的影响,采用多场有限元方法对远场涡流(RFEC)管道检测技术进行仿真研究.首先使用COMSOL有限元软件建立远场涡流管道检测频域与瞬态仿真分析模型,而后利用该模型对远场涡流检测原理以及传感器运行速度与缺陷响应信号的关系进行研究.结果表明:在采用远场涡流传感器检测管道缺陷时,传感器运行速度和行进方向对检测结果的稳定性有较大影响.当传感器运行速度过大时,缺陷检测信号与激励信号的相位差会出现较大变化;当传感器运行速度在2 m/s以下,且沿着激励线圈指向检测线圈的方向运动,检测效果较理想.     

多层金属结构腐蚀缺陷脉冲涡流检测技术研究

脉冲涡流检测技术是目前唯一能对飞机多层金属结构中出现的腐蚀缺陷进行定量检测的技术。在对脉冲涡流检测技术进行研究的基础上,设计并实现了一套完整的脉冲涡流检测系统。提取检测信号的峰值、峰值时间、过零时间等时域特征量,实现对腐蚀缺陷的定量检测和缺陷位置的分类识别,并通过进一步的实验加以验证。     

矩形脉冲涡流传感器的缺陷定量检测仿真研究

传统的脉冲涡流传感器由于其结构特点,在实际检测中存在自身激励干扰,使得其对缺陷的检测灵敏度不高。为了提高传感器对缺陷的检测能力,采用矩形传感器对铝板上缺陷进行检测。在分析矩形脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了矩形脉冲涡流传感器检测模型,对矩形激励下方铝板表面涡流分布进行了仿真计算,研究了缺陷对空间三维磁场的扰动规律。仿真结果表明:矩形传感器能够在铝板表面激励出均匀的感应涡流;当有缺陷存在时,提取三维响应信号的幅值为特征量,分析传感器在扫描路径上不同位置检测幅值的变化特征发现,通过3个信号幅值变化的位置和幅值变化的程度可以实现对缺陷长度,宽度和深度进行定量检测。     

脉冲漏磁检测技术中新型传感器设计及实验验证

漏磁检测法广泛应用于铁磁性材料的缺陷检测.应用有限元法对一新型脉冲漏磁传感装置下钢管缺陷产生的漏磁场进行了仿真分析,仿真结果表明提取缺陷漏磁场三维分量进行缺陷识别,相比较传统的提取一维或二维缺陷漏磁场分量而言,可获取更多有关缺陷尺寸、位置等信息,提高对缺陷的识别能力.采用所设计的新型脉冲漏磁传感器,对脉冲漏磁三维检测分量信号进行了分析,由三维检测信号峰值扫描波形可有效识别缺陷,并评估缺陷长度、深度等信息;实验结果与仿真分析有较好的一致性.     

基于远场涡流的平板探头设计与缺陷识别研究

远场涡流检测(RFECT)技术解决了涡流检测技术趋肤效应的固有缺陷,与其他电磁无损检测技术相比较,其在检测和表征深层隐藏缺陷方面展现出其巨大优势。针对远场涡流探头体积大、检测深度小的问题,本文设计了一种用于板材缺陷检测的新型远场涡流探头,探头最长边为7cm左右,可以检测15mm厚的铁磁性平板。通过有限元仿真对探头屏蔽结构的材料和组成进行了比较分析,得出了探头的最佳设计方案。通过缺陷检测实验验证了该探头的检测效果。对检测信号的缺陷识别和定量进行深入分析,结果显示,探头检测信号的相位与缺陷深度为二次函数关系,因此能够借助于检测信号的相位进行缺陷深度的定量分析。该探头在压力容器和管道埋藏缺陷的在役检测中具有十分广阔的应用前景。     

燃气管道电涡流裂纹检测仿真研究

燃气管道外表面疲劳裂纹是可能导致管道断裂的危害性缺陷.通过有限元仿真与实验研究,研究利用多频涡流检测技术使用柔性阵列式探头检测以4340#钢为材料的管道外壁疲劳缺陷问题.仿真给出不同物理参数的管道涡流分布、磁场分布及其变化.从仿真结果可观察出,管壁涡流疲劳裂纹检测结果并非与输入激励频率成正相关,而是针对不同金属材料具有最优参数.涡流检测提离值与磁场强度成负相关.涡流场的分布及其变化规律与磁场情况类同.据此可知检测管壁疲劳裂纹时依据金属材料选定最优物理参数进行检测可有效提高管壁涡流疲劳裂纹检测质量.实验研究结果与仿真结果一致,并且得出以4340#钢为材料的管壁疲劳裂纹涡流检测最优参数,对于涡流无损检测性能的优化提高具有一定的参考价值.     

铁磁性套管脉冲远场涡流检测激励参数优化

利用脉冲远场涡流检测对于铁磁性双层套管腐蚀缺陷的检测优势,针对双层套管内管外壁、外管内壁和外管外壁三处腐蚀缺陷,就激励参数变化对于系统灵敏度影响程度进行了研究,通过仿真和实验手段选择最佳激励参数,实现了脉冲远场涡流检测系统的参数优化,并弥补了前期缺少相关研究的不足.     

Skin depth and detection ability of magneto-optical imaging for weld defects in alternating magnetic field

To detect and evaluate weld defects, the skin depth and detection ability of magneto-optical imaging (MOI) for weld defects in alternating magnetic field were studied, and the application scope of MOI in alternating magnetic field was determined. A model of magnetic flux leakage testing (MFL) for weld defects is established by finite element method, and the reliability of the model is determined by law analysis and MOI experimental verification. Comparing MFL and eddy current detection with simulation method, the skin effect mechanism and rules of MOI for weld defects in alternating magnetic field are analyzed and obtained. Considering the effect of skin effect, different MFL detection models are established, and the detection ability of MOI for weld defects with different frequencies under corresponding models is studied and obtained. Finally, the MOI experiment is used to verify the results, which are consistent with the simulations. The skin effect rule and detection ability of MOI for weld defects obtained by simulation method can be used as the theoretical basis for practical experiments.     

碳纤维增强复合材料冲击缺陷脉冲涡流无损检测仿真与试验研究

为了对碳纤维增强复合材料( CFRP )冲击缺陷进行检测,提出基于磁通密度y分量的脉冲涡流检测法。通过有限元仿真,分析电导率差异对涡流磁场的影响。通过实验研究,利用小波包能量法验证仿真结果的准确性。仿真与实验结果表明：基于磁通密度y分量的脉冲涡流检测法可以有效识别冲击缺陷,并且能够区分不同冲击大小对碳纤维增强复合材料损伤的差异。     

TMR效应在时栅传感器中的应用

现有时栅主要还是利用变耦合系数变压器的原理,采用缠绕感应线圈于测头上的方法来提取测头与齿之间磁耦合系数变化的信号。但实验表明：这种方法所提取到的电信号相对较弱而且检测距离极小。为了解决上述问题,又提出一种基于隧道磁阻（ TMR）磁性隧道结的信号提取方法,TMR是一种对于微弱磁场变化有着极高灵敏度的磁阻效应,在实验中通过这种方法取得了良好的效果,提高了检测距离以及信号幅值。     

基于GMR传感器的电涡流检测系统关键技术研究

设计了一种基于巨磁电阻（GMR）的新型电涡流探头及其检测实验系统,重点阐述了系统的工作原理、系统各部分所采用的关键技术及设计中需注意的问题,并对多层铝板试件进行了检测实验研究。实验结果表明：设计的GMR电涡流探头在多层导电结构深层缺陷检测时,与相应的线圈式探头相比,具有更高的灵敏度和更强的深层缺陷检测能力。     

一种钢板空气隙缺陷的巴克豪森检测方法

基于巴克豪森效应,提出了一种钢板空气隙缺陷无损检测的方法。根据趋肤效应,改变交变磁场的频率对钢板进行逐层扫描检测,通过检测在不同激励频率下钢板表面接收到的巴克豪森信号,分析信号扫频曲线是否出现拐点,从而实现对钢板内空气隙缺陷的检测。对Q235钢板试样进行缺陷检测实验,结果表明该方法可实现对钢板内部空气隙缺陷的检测和定位。     

基于远场涡流的碳钢管道缺陷外检测方法

远场涡流技术广泛应用于铁磁性管道缺陷检测,但探头放入管内时通常需要设备停机。为满足压力管道的在役检测需求,传感器被置放于管外。本文对管道弯头处内外壁缺陷深度和外管壁缺陷走向检测信号的幅值和相位进行研究。结果表明：弯头处传感器电压信号的相位随缺陷深度的增加而近似线性减小,可用于缺陷深度的定量。管壁处传感器电压信号的幅值随外管壁缺陷走向由周向往轴向逐渐增大,可用于同深度缺陷走向的判断。综合运用上述特征信息,可在实际检测中补偿由缺陷走向给深度定量带来的误差。     

一种涡流检测探头响应与缺陷大小的关系研究

为了实现涡流无损检测的定量评估,设计了一种直接测量涡流磁场的涡流检测探头,该探头包含两个激励线圈和一个检测线圈.通过有限元法建立三维涡流仿真模型,对比研究导体内有无圆柱形缺陷时涡流的分布情况以及检测线圈响应的变化量.仿真结果显示,当导体内存在圆柱形缺陷时,涡流密度会集中分布在缺陷的侧面区域并且其大小会增加;检测线圈中响应的变化量与缺陷体积之间的关系满足两个指数函数的线性组合,对于体积较小的缺陷,检测线圈中响应的变化量与缺陷的体积近似成正比关系.实验结果验证了导体内存在小体积的缺陷时,检测线圈中响应的变化量与缺陷的体积之间的近似正比关系,证明了该结构的探头可以用于对缺陷的定量研究.     

子午胎钢丝帘线缺陷的磁场检测方法

针对子午胎钢丝帘线的典型缺陷,用磁场检测法构造检测探头,建立分析模型和各类缺陷模型,进行磁场有限元计算分析。分析表明,检测磁极下与钢丝帘线层垂直的磁密分量变化可辨识帘线的缺陷。分析结果证明了该方法的可行性,为研制钢丝帘线带束层以及子午胎质量的新型检验机奠定了基础。     

一种基于日期码的快速缺陷检测算法

日期码缺陷检测仍然以人工为主,现有的用于检测日期码缺陷的算法受限于时间复杂度和准确率,无法在工业界获得较大范围的应用。针对这样的情况,提出了一种新的基于迭代配准的post-rotate iterative closest point（PRICP）算法。该算法把日期码抽象为点特征,通过对模板和特征点进行配准来快速检测日期码的缺陷,引入机器学习进一步提高了该算法的准确性、鲁棒性及缺陷分类能力。已经成功应用于青岛啤酒厂流水线喷码日期的缺陷检测,现场运行结果显示该算法在鲁棒性和效率方面明显优于其他的方法。适用于多个连通域的信息码的快速缺陷检测,同时不受条件及背景约束,抗噪声能力强,可直接应用与其他的视觉领域。