铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测传感机理研究

铁磁性构件的脉冲涡流检测法是一种融合了漏磁检测与涡流检测的新的复合磁传感检测法。建立了脉冲涡流复合传感有限元仿真模型,仿真分析了铁磁性构件电导率、磁导率和导入直流电流激励大小对脉冲涡流响应信号的影响规律。实验结果表明:随着导入直流电流激励增加,铁磁性构件表面缺陷漏磁场和电流密度引起扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响更显著,而铁磁构件亚表面埋藏缺陷随着缺陷深度的增大而增大,缺陷漏磁及电流扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响变小,涡流响应信号占主导地位,为脉冲涡流传感器设计奠定理论基础。     

小管径弹药筒高速漏磁检测方法与系统

为解决传统检测设备难以对弹药筒进行高速、高精无损检测的问题,采用漏磁检测法检测弹药筒,设计了用于弹药筒无损探伤的检测系统,该系统采用弹药筒原地旋转、漏磁检测探头管体外全覆盖的漏磁检测方式。设计了可调节探靴、U形磁轭磁化机构,使用磁头式精密漏磁检测阵列探头拾取微细裂纹产生的漏磁场,根据弹药筒规格合理提取多通道中有效检测信号并分析缺陷信号和典型误报信号的特征,进行减少误判的信号处理。该检测系统满足多规格弹药筒高速、高精的漏磁检测需求,单机检测时间可达每件4 s,最小检出深度达0.05 mm。     

脉冲漏磁检测的三维场特征分析及缺陷分类识别

漏磁检测方法广泛应用于石油、运输及化工等行业中金属的缺陷检测.介绍了漏磁检测原理,采用有限元法建立了三维缺陷脉冲漏磁检测模型,分析了缺陷脉冲漏磁场B_x、B_y和B_z分量的特点.结果表明,与传统漏磁检测系统提取缺陷漏磁场水平分量B_x和法向分量B_z进行缺陷识别相比较,三维缺陷脉冲漏磁场分量的提取将提供更多有关缺陷尺寸、位置等信息,尤其是当外加磁场方向与缺陷主平面近似平行时.最后给出了实验验证,实验结果与仿真分析有较好的一致性,这说明有限元仿真分析对实际脉冲漏磁检测系统的设计有重要的指导意义.     

管道三维漏磁检测的有限元仿真应用

介绍了漏磁检测技术的原理;设计了前端三维数据采集系统,实现了对漏磁缺陷信号的获取,并对信号特征进行分析与识别;采用有限元分析法对管道漏磁场理论进行了研究,建立三维漏磁检测模型,得到与实际获得的漏磁缺陷信号基本一致的仿真信号;通过有限元分析研究了提离值对荻取漏磁缺陷信号的影响.通过验证表明有限元分析法仿真漏磁缺陷信号的可靠性.     

基于三维场测量的脉冲漏磁检测技术

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料缺陷检测.脉冲漏磁检测技术是一种新型电磁无损检测技术.缺陷的定量评估是无损检测的重要步骤之一.运用有限元法对管道周向外壁缺陷的漏磁场进行瞬态分析,分析了缺陷脉冲漏磁场Bx、By和Bz三维分量的分布特点,最后给出了仿真结果和试验结果,试验结果和仿真有很好的一致性.试验结果表明:综合脉冲漏磁场的三维峰值扫描电压可以对缺陷的长度和宽度进行检测,而三维分量差分信号中的过零时间随缺陷的深度变化而变化,且不随缺陷宽度的改变而改变,由此可以检测缺陷的深度.三维脉冲漏磁检测系统使缺陷的定量检测有了可能.     

脉冲漏磁检测技术中传感器性能影响因素研究

漏磁检测技术广泛应用于铁磁性材料的检测。脉冲漏磁检测采用脉冲激励对被测试件进行局部磁化,它的优点是能对较大提离下的铁磁性材料实现缺陷检测。分析了2种不同截面激励线圈下传感器的灵敏度情况,确定矩形截面激励线圈灵敏度高、受提离影响明显;并采用有限元法对矩形激励线圈厚度、匝数密度、尺寸大小及磁轭极靴高度、两极靴间距等对检测结果与提离值之间的关系进行分析,为合理选择传感器参数及优化传感器性能提供依据。     

强化磁激励条件下磁记忆检测试验研究北大核心

对含预制缺陷的16MnR钢平板试件进行拉-拉疲劳试验,试验过程中采用励磁装置进行稳恒弱磁激励,通过巨磁阻传感器采集试件表面应力集中区域的漏磁场信号。结果表明,在弱磁激励和载荷作用停止时测得的漏磁场切向分量仍可以认为是一种广义的磁记忆信号,适当加强外磁场激励可以突出、强化磁记忆信号,提高检测系统的灵敏度,使检测效果得到改善;漏磁场切向分量在试件应力集中处出现最大值,其值随循环次数增加而增大,且在疲劳的不同阶段幅值变化率不同。     

基于电磁技术的油气管道应力检测方法研究

为了实现对油气管道应力的实时监测,提出了一种基于电磁技术的管道应力检测方法.在磁机械效应的J-A模型基础上,对铁磁性材料力磁耦合关系进行数学建模,推导出应力与材料磁导率的函数关系;设计管道应力检测系统,并给出了管道表面漏磁信号与材料磁导率、激励电压和线圈匝数之间的数学关系;搭建管道打压实验平台,对管壁切向应力信号与管壁...     

漏磁检测自动化系统的研究与开发

利用DSP技术对铁磁性材料漏磁检测系统进行开发。以TMS320F2812芯片为主处理器,利用其事件管理器实现了被测件的柔性磁化。采用小波技术对漏磁信号进行去噪处理,利用Matlab验证去噪效果,并研究在TMS320F2812芯片上的算法实现。为减小CPU的负担,提高检测系统的通信能力,采用小波技术对漏磁信号进行压缩。最后,设计开发了漏磁检测系统的外设通信模块以及缺陷标记模块。     

基于交变漏磁的裂纹检测系统

交变漏磁检测技术结合了涡流检测和漏磁检测的优点,它可以实现对铁磁性材料表面裂纹的准确检测.文中介绍了交变漏磁检测的原理以及裂纹检测系统的软硬件设计.通过试验研究,依据检测的两路信号及其构成的缺陷环图,可以实现对裂纹缺陷的检测.     

Features extraction of sensor array based PMFL technology for detection of rail cracks

Pulsed magnetic flux leakage (PMFL) testing is a new emerging and effective electromagnetic non-destructive testing (NDT) technology which combines the conventional magnetic flux leakage (MFL) technology with the theory of pulsed current. Compared with single sensor, the sensor array can scan larger areas with higher speed and lower lapsus.Finite element method (FEM) is used to get the ideal signal of MFL with defects, including signal horizontal and vertical. According to the analysis of different signal of MFL with defects, the relation between magnetic signal and defect size is received. Then a full set of PMFL system based on sensor array is used to detect the standard specimens. In order to eliminate the noise and extract the feature, the detecting signal is analyzed and processed by some pre-treatments. In the process of time-domain analysis, every peak value of sensor signal is extracted as analyzing signal, then peak values are lined as output signal of the sensor array. By analyzing different characters of curve under different defect sizes, and getting corresponding characteristic quantities, the reasons of the errors are discussed.     

铁磁构件内外表面裂纹低频漏磁检测技术研究

针对承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术。对低频漏磁信号进行分析处理,提取出的低频漏磁信号的幅值和相位信息,用于铁磁构件内外表面损伤检测与定量评价。通过数值仿真和检测实验,研究了裂纹深度和位置(上表面或下表面)的裂纹对漏磁场特征参数空间分布的影响。结果表明,漏磁信号的幅值特征参数和相位特征参数均可用于铁磁性构件上下表面一定深度范围内裂纹检测及定量表征,但两个参数对不同位置及深度范围内裂纹检测的敏感性不同。当裂纹位于试件上表面时,幅值特征参数对裂纹深度变化更敏感;而当裂纹位于试件下表面时,相位特征参数对裂纹深度变化的敏感性更高。本文研究工作为承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测做了有益探索。     

钢轨漏磁检测仿真分析及试验研究

为保障高速铁路的行车安全，针对现有高速铁路钢轨轨面伤损检测的需求，设计了一种携带有漏磁检测装置的钢轨探伤小车，并分析了钢轨探伤小车的结构组成和漏磁检测装置的检测原理。同时，在有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ中建立了钢轨轨面漏磁检测的三维有限元模型，针对钢轨轨面主要的裂纹类和圆柱形缺陷，在软件中进行了钢轨缺陷的漏磁场特征仿真分析。通过计算分析，得出钢轨缺陷漏磁检测信号与传感器提离值、裂纹类缺陷长度、裂纹类缺陷深度、圆柱形缺陷直径、圆柱形缺陷深度的对应变化关系。最后，通过制备人工裂纹类和圆柱形钢轨缺陷，搭建起钢轨漏磁检测的试验平台，通过漏磁检测试验，验证了软件仿真结果的正确性。     

漏磁传感器励磁结构影响因素分析及优化设计

漏磁检测中励磁结构的磁化能力是影响漏磁传感器缺陷检测能力的一个重要因素。根据交流漏磁检测原理,建立二维漏磁检测参数化有限元仿真模型,研究磁心的形状和尺寸、励磁线圈的位置和绕组长度、磁屏蔽层厚度等励磁结构参数对漏磁检测信号的影响。同时,将参数化有限元分析与遗传优化算法相结合,发展一种励磁结构尺寸参数的有限元模拟遗传优化设计方法,实现了漏磁传感器中磁极间距与磁极宽度等关键尺寸的优化。仿真及检测试验结果表明,传感器的励磁结构参数对漏磁检测结果具有很大影响,优化后的励磁结构可有效提高漏磁传感器的缺陷检测性能。提出的基于参数化有限元的遗传优化方法为漏磁检测中其余影响参数的优化提供了可行的参考方法。     

基于改进信赖域算法的三维不规则缺陷重构

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料设备的在线检测当中,是一种有效的缺陷检测方法。如何利用缺陷漏磁信号进行三维不规则缺陷轮廓重构是漏磁检测中的关键问题。然而,三维不规则缺陷漏磁检测的有限元模型计算量大,因此难以快速获得精确的漏磁信号,并且由于缺陷重构的不适定性,研究中不容易获得不规则缺陷的精确轮廓。本文提出了一种用于计算三维不规则缺陷漏磁信号的单元磁偶极带叠加模型,并验证了使用该正演模型进行漏磁计算的有效性,针对三维缺陷轮廓重构的高维优化问题,提出了一种带边界约束的基于信赖域的投影Levenberg-Marquart算法,实现了三维不规则缺陷轮廓的重构。实验结果表明:该三维不规则缺陷重构方法不仅不需要大量的漏磁检测数据,并且相对于群智能算法,重构误差降低了90.1%,最大深度误差降低了53.9%,耗费时间减少了96.1%,实现了高精度的缺陷重构。     

载荷作用下管道漏磁内检测信号定量化研究

管道漏磁内检测技术是国际公认的长输油气管道安全维护的最有效方法。为解决载荷作用下长输油气管道漏磁内检测信号定量化问题,本文基于J-A理论建立了改进的三维磁荷数学模型,分析了管道缺陷在内压作用下的磁力学效应对漏磁信号的影响规律,研究了外部载荷作用下缺陷尺寸对漏磁信号影响规律,并通过系统的实验验证了理论模型的正确性。研究结果表明：管道内压增加,材料磁化强度减小,漏磁信号径向分量和轴向分量呈指数函数下降规律;漏磁信号径向分量峰值和轴向分量极大值随着缺陷深度增加而增加,增长率逐渐降低,特征值分别变化6.5%和14.7%;径向分量峰值增长率随长度增加而逐渐降低,轴向极大值线性减小,特征值分别变化21.0%和36.8%,轴向分量对缺陷深度和长度变化更敏感。     

漏磁检测多排传感器的数据修正理论及方法

漏磁检测因其显著的技术优势,被广泛应用于无损检测铁磁性构件中的缺陷,尤其是在油气管道的内检测领域。 漏磁 检测信号的空间分辨率由传感器的排布密度决定,但传感器的排布密度受其尺寸限制,尤其是对单排传感器。 因此为提升检测 信号的空间分辨率,传感器的多排、错排布置是简单易行的方法。 由于多排传感器所处位置的背景磁场不同,不同背景磁场对 检测信号的影响规律尚不清晰,因此需要对以上问题进行理论分析,并提出对多排传感器检测数据进行修正的方法。 本研究基 于磁荷理论,将缺陷检测信号划分成背景磁场和缺陷漏磁场两部分的叠加,给出了两者叠加的规律。 基于此提出了对多排传感 器的检测数据进行修正的方法,并通过 COMSOL 仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。