蒸汽发生器管道涡流检测Benchmark模型的数值计算

应用理想裂纹模型可以把三维的裂纹探伤涡流场问题简化为求解一个二维积分方程,从而大大减少计算量。利用该方法对蒸汽发生器管道涡流检测Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ问题进行了数值模拟,计算值与实验值吻合良好,给出了扰动涡流场的分布图象,研究了线圈阻抗增量曲线与裂纹长度变化的关系。通过这些分析可以建立扰动涡流场的直观图象,帮助理解缺陷与涡流的作用机理,寻找合适的求解方法以及作为探头优化设计和缺陷识别的参考依据。     

涡流检测中的等效源方法

提出一种涡流等效源方法，用于识别缺陷的位置、形状和大小。该方法用位于分界面上的多个等效线圈产生的场等效逼近因缺陷引起的扰动场，使逆问题的求解中每次需用数值方法求解正问题的过程转变为每次用解析法求解正问题。缺陷的重构速度比用体积分方程法提高十倍以上。直线裂缝杠T型裂缝的重构计算证明，本文方法是正确的和快速有效的。     

有限元方法用于涡流电磁场计算的有效性分析

利用有限元方法，对涡流检测中的电磁场问题进行数值计算，有助于涡流检测线圈的优化设计、检测缺陷的识别与定量，从而提高涡流检测的效果与精度。为验证有限元数值计算结果的有效性，对TEAM（Testing Electromagnetic Analysis Methods）组织提出的Workshop问题（Problem 15）进行了求解与分析。利用解析方法计算了空芯线圈的阻抗，然后通过二维有限元模型进行了阻抗求解，对比结果有较好的一致性。针对厚板上裂纹的涡流检测，建立了三维有限元计算模型，对影响计算结果的因素进行了分析，得到了比较好的数值模拟结果。     

涡流检测缺陷定量评估的研究

在涡流检测中实现缺陷定量评估具有重要意义。通常涡流检测是利用线圈阻抗变化来实现缺陷检测,分析受缺陷扰动的磁场量B的分布变化,比传统的涡流检测方法更有利于实现缺陷定量评估。利用有限元方法,对有裂纹的金属平板的空间磁场进行了数值仿真。仿真结果证实可通过分析磁场量B的变化来实现缺陷定量评估,并得到了缺陷的长度、深度与平板表面的磁场分量之间的量值关系。对平板裂纹的定量评估提供了理论上的依据。     

涡流检测与其它探伤方法对轧辊的质量控制

针对轧辊表面缺陷检测方法的选择,以及涡流检测原理和涡流检测时遇到的各种问题,着重分析涡流检测灵敏度设定以及轧辊材质对涡流探伤的影响,并利用其它检测方法来校验涡流的检测结果,对实际缺陷的当量、形状和缺陷的种类进行分析,完成轧辊的质量控制。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

钢板局部腐蚀的脉冲涡流热成像定量检测

钢铁腐蚀是威胁工业安全生产的重要原因之一,脉冲涡流热成像缺陷检测技术可以对钢板表面腐蚀进行检测和评估。结合数值模拟和实际腐蚀检测试验,对利用脉冲涡流热成像检测腐蚀缺陷的特点进行了分析,并提取了温度上升较大的高温区宽度和温度最大值为特征量描述腐蚀的宽度和深度。将试件表面沿线圈方向的温度轮廓作为LSSVM的输入,腐蚀的二维轮廓作为输出,由试验测量数据和有限元仿真计算得到的仿真数据组建样本库。建立了由缺陷的温度场信号到缺陷轮廓图像的映射关系,实现了腐蚀缺陷的二维轮廓重构。     

电磁超声和涡流组合检测方法

两栖装甲车工作环境恶劣,车体尤其是底部容易破损。提出了一种电磁超声和涡流组合检测的快速方法,利用电磁超声的激励信号在被测金属表面感应的涡流,实现表面和近表面缺陷的涡流检测,无须额外增加专门的涡流线圈及其激励电路。设计了组合检测系统和探头,对带有表面缺陷和内部缺陷的装甲钢试块进行了检测试验。结果表明,该方法可以实现装甲钢试块内部缺陷和表面裂纹的检测,比单一的电磁超声检测或涡流检测能获取更全面的有用信号。     

脉冲涡流检测信号的同步采样方法

为了有效利用脉冲涡流信号的低频成分检测钢板内部裂纹缺陷,提出了脉冲涡流同步采样方法。介绍了该方法的工作原理;采用在钢板上加工不同规格矩形槽的方法模拟钢板的裂纹缺陷;设计了由激励线圈和检测线圈构成的传感器,实现脉冲涡流信号的提取;采用数据采集卡采集信号,以Labview为平台,实现同步采样方法的软件设计。对钢板缺陷的检测和试验数据的分析,证明了脉冲涡流同步采样方法在钢板内部裂纹缺陷检测中具有较高的灵敏度,可以有效识别钢板内部裂纹缺陷。     

铝合金焊缝裂纹涡流检测系统设计及试验研究

针对铝合金焊缝表面及近表面裂纹缺陷涡流检测时缺陷信号难于识别问题,开发了基于ARM的铝合金焊缝裂纹涡流检测系统,设计研制了铝合金焊缝涡流检测探头,开展了带有预制裂纹的铝合金焊缝涡流检测试验。试验结果表明:利用研发的铝合金焊缝涡流检测系统及探头能够有效实现对铝合金焊缝表面及近表面裂纹的检测和判别,其中噪声信号阻抗图平行于实部分量轴线,缺陷信号阻抗图呈现"8字"形且和噪声信号具有较大的相位差,具有较高的信噪比。对非铁磁性材料焊缝的涡流检测系统的开发和探头的研制具有一定的工程应用价值。     

基于直流电位法的泡沫金属定量无损检测方法

提出一种基于直流电位法的泡沫金属定量无损检测方法。该方法采用主元分析前馈神经网络求解逆问题,对内部缺陷进行定量。正问题求解采用有限元方法。为解决三维直流电场分析中庞大的节点数及神经网络所需大量训练数据带来的计算资源问题,开发了一种基于知识库的快速直流电位分布计算方法。算例结果表明,神经网络可有效用于泡沫金属的定量无损检测;所提出的快速算法可大大缩短计算时间且具有较高计算精度。     

Rapid prediction of eddy current testing signals using A−φ method and database

This paper describes a new scheme for the fast evaluation of eddy current testing (ECT) signals by using databases and formulation of the A−φ method. As the calculation of flaw signals is localized around the flaw region, substantial computational work can be reduced comparing with the conventional FEM–BEM code even for a conductor with complex geometry. Unlike the approach proposed by Badics et al. (Rapid flaw reconstruction scheme for 3-d inverse in eddy current NDE. In Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 12, eds T. Takagi et al., IOS Press, 1997, pp. 303–309), the new scheme can predict ECT signals due to a large and complex-shaped crack rapidly because of its higher order interpolation and the newly introduced special element, say, an element with different media. The efficiency of the new method is verified by comparing its numerical results with the measured impedance for several bench-mark problems. The fast and accurate features make this new forward approach especially feasible in the reconstruction of flaw shapes by combining with the conventional optimization method.     

管材涡流探伤最佳频率数值模拟与试验验证

目前广泛采用的确定涡流探伤频率的方法主要是特征频率法和试验法,两种方法得出的频率通常不是最佳频率。采用ANSYS数值计算方法对人工标准缺陷的信号进行数值模拟,从而找出对内外壁缺陷信号的幅度都比较大,并且内外壁缺陷信号的相位差接近极大的激励频率。经过试验验证,计算结果与试验结果完全符合。结论认为,用ANSYS信号模拟方法可以找出最佳的激励频率,既能兼顾内外壁缺陷的检测灵敏度,又能从相位上区分内外壁缺陷的激励频率。     

声发射源特性的神经网络模式识别研究

提出一种对声发射源活动情况进行模式识别的方法。该方法以裂纹的形成、扩展和断裂三个阶段为声发射源,通过对声发射的参数进行采样和分析,利用不同类型的人工神经网络进行模式识别,以判断理解纹的危害程度。该方法也可用于区别噪声、泄漏、裂纹等不同声发射源的声发射信号,以判断缺陷的类别。     

基于层次式多子网神经网络的缺陷识别

针对单一神经网络在涡流无损检测中存在识别精度低、训练时间长和识别范围小的缺点,提出了一种适用于实时在线检测的神经网络结构——层次式多子网神经网络。该网络包括一个总网和各层子网,可以将一个复杂的任务分成多个小任务去完成,能快速识别出缺陷有无、走向以及大小。由于每个网络采用改进的径向基神经网络优化隐含节点数,利用小波多尺度边缘检测方法提取输入信号的特征值以简化输入节点数,网络结构得到极大简化。结果表明,层次式多子网神经网络适用于实时在线检测。     

特殊结构铆钉原位涡流检测的探头设计

通过对机匣上特殊结构铆钉原位检测方法的分析,从检测实际情况出发,提出使用涡流方法对其进行原位检测。结合铆钉结构对涡流检测探头进行设计,并制作带有一定尺寸人工缺陷的对比试件进行测试。试验表明,所设计探头有较高的灵敏度和信噪比,可以满足铆钉裂纹的涡流原位检测。     

Demonstration of probability of detection taking consideration of both the length and the depth of a flaw explicitly

This study proposes the construction of the probability of detection (POD) as a function of both the depth and length of a flaw. In addition, this study discusses how to censor signals in constructing the POD. The general effects of the flaw parameters on signals are evaluated by numerical simulations, and the scattering of signals, which is critical to the POD, is estimated by signals obtained in experiments. A new likelihood function is introduced, and the proposed method is demonstrated using eddy current signals caused by various artificial flaws on a flat type 316L stainless steel plate obtained in a laboratory test. The demonstration confirms that the proposed method can provide a reasonable POD with a small amount of experimental signals, and reveals that proper censoring significantly decreases the detrimental effect of noise on the POD.     

连续运动薄板横向磁通感应加热耦合场分析新方法

通过沿薄板运动反方向以单元格的形式平移薄板中的热源来取代薄板的连续运动，使得温度场的每次计算可以采用相同的热源分布，无需重新计算涡流场，大大减少了横向磁通感应加热耦合场数值仿真的时间。利用有限元数值计算结果作为神经网络的训练样本，分别建立了横向磁通感应加热装置出口处平均温度及其平均相对误差的预测模型。检验样本的结果表明所训练的神经网络具有很高的准确性。利用神经网络分析了频率和电流对平均温度及其平均相对误差的影响，并应用模拟退火法对频率和电流进行了优化以获得给定温度下的最小平均相对误差。     

Generalized neural network approach to eddy current inversion for real cracks

This paper proposes a generalization for the solutions of an inversion method developed by the authors. The method is based upon an artificial neural network that simulates mapping between eddy current signals and crack profiles. One of the biggest advantages of the approach is that it can deal with conductive cracks, which is necessary to reconstruct natural cracks. However, it has one significant disadvantage: the reliability of reconstructed profiles was unknown. This paper also proposes a novel parameter that provides an index for assessment of the crack profile and overcomes this disadvantage. After the parameter is validated by reconstruction of simulated cracks, it is applied to reconstruction of natural cracks that occurred in steam generator tubes of a pressurized water reactor. It is shown that the parameter is applicable to not only simulated cracks but also real (natural) ones.