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.     

电涡流传感器的有限元仿真研究与分析

电磁场的分布情况是影响电涡流传感器灵敏度和线性度的主要原因.从电涡流传感器的基本原理出发,采用有限元方法,利用ANSYS语言,通过建模、定义材料特性、划分网格、设置边界条件、加载及求解等,对电涡流传感器的电磁场进行仿真研究,并由理论公式验证模型的正确性.通过计算3种尺寸参数不同的线圈,研究分析了线圈的形状结构对传感器灵敏度和线性度的影响,对于电涡流传感器线圈的设计具有指导意义.     

基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器设计及缺陷定量评估与分类识别

为了克服传统脉冲远场涡流传感器由于结构的限制带来的激励磁场在空间出现发散、对大壁厚管道检测能力较弱以及难以对缺陷进行准确定位的问题,在分析了脉冲远场涡流检测原理的基础上,采用仿真与实验相结合的方法,仿真分析了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器的聚磁效果,研究了该传感器对管道轴向内外壁裂纹缺陷的定量评估能力,比较了检测线圈处于不同位置时的缺陷分类识别效果。仿真结果表明,该传感器通过引导磁场的定向传播实现了对磁场的聚集,同时,通过提取适当检测位置的信号负峰值可以实现对缺陷的分类识别。最后,采用实验的方法验证了基于连通磁路的脉冲远场涡流传感器对管道轴向裂纹缺陷深度的定量能力,实验结果表明该传感器可以很好的实现对缺陷的定量评估。     

基于科赫雪花图形激励装置的涡流传感器工作原理分析

首次提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置涡流传感器,对这种传感器的工作原理和物理模型进行了深入的分析,分析表明,基于分形结构激励线圈的涡流传感器,在多处具有涡流叠加效应,随着科赫雪花图形阶次的提高,这种涡流叠加效应越来越明显,分布密度不断增加,可以显著提高涡流传感器激励效果和检测灵敏度,从而提高对微小裂纹缺陷的检测能力.研制了实际装置,通过实验证了这一结论.     

基于三维有限元的电涡流传感器参数的仿真研究

电涡流传感器的参数变化对其性能的影响是比较显著的,因此设计电涡流传感器的关键在于对传感器参数进行优化,采用有限元技术(ANSYS软件)对不同形状的空心平面线圈的三维电磁模型进行仿真分析,在得到各种电感曲线的基础上．定性地分析了几种主要参数变化对变面积式电涡流传感器的影响,结果表明,为了提高传感器测量灵敏度,线圈应采用较小的长度、较大的宽度和尽可能小的间隙,该项研究成果为传感器优化分析提供了有利的方法和手段。     

基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识

脉冲涡流检测是一种新兴的无损检测技术,检测方便、成本低、安全性好,适用于对各种材料缺陷进行在线检测。然而,脉冲涡流感应信号强度微弱、识别困难,必须采用比较有效的信号处理方法对信号进行处理。为了提高脉冲涡流检测系统的精度和正确率,在详细分析了脉冲涡流感应信号特性后,提出了一种基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识方法。对几种典型脉冲涡流感应信号的采样数据进行多尺度小波分解,并单支重构各尺度小波系数。利用小波变换对局部信号特征的放大作用以及小波相对熵对信号之间差异的辨识优势,计算各尺度小波能量占所有小波系数能量的权重系数,及原始信号在各频带下的小波能量相对熵,然后根据小波能量相对熵对脉冲涡流感应信号的类别进行信号辨识。理论分析和试验表明,该方法能够有效消除干扰,提高无损检测的精度和正确率。     

基于模糊熵的多传感器加权融合算法

针对目前多传感器数据融合时,各传感器的权值难以确定的问题,结合模糊理论,提出一种基于模糊熵的多传感器加权融合算法.该算法不需要任何的环境先验信息和传感器参数信息,根据各个传感器的当前有效量测数据的模糊程度不同,通过求取实时有效量测集合的模糊熵来确定该传感器在融合时的权值.仿真实验证明:该算法具有很好的环境适应能力,可以在一定程度上提高量测精度.     

金属厚壁结构中深裂纹的重构方法研究

为了提高涡流方法检测厚壁结构中深裂纹的检测精度,使用三维涡流程序对涡流信号进行了仿真,通过分析传感器布置方案对检测信号及噪声的影响,提出了基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,并开发了相应的逆问题反演程序,对重构策略的可行性进行了验证.数值仿真结果表明,所提出的基于反面涡流检测信号的深裂纹重构策略,可有效提高厚壁结构中深裂纹的重构精度,并可用于工程实践.     

基于相空间重构的语音特征研究

本文通过重构语音信号相空间。研究语音的相似序列重复度及其熵信息,分析比较了语音信号在相空间中的非线性特征。根据清音和浊音在多维相空间中的不同空间分布特性,对语音音素进行了分类。利用语音信号在相空间中的非线性特征可以为语音识别研究提供一个新的方向。     

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。     

脉冲涡流铁磁性材料缺陷检测系统设计

针对金属缺陷中最常见的金属裂纹问题,以厚度均匀的铁磁性材料为主,设计了一种脉冲涡流铁磁性材料缺陷检测系统。该系统分为软件和硬件两部分,硬件部分主要用于信号的发生和采集,软件部分用于完成信号的分析和处理。通过对时域特征值分析,得出铁磁性材料裂纹缺陷的深度与对应的差分信号的峰值特征值呈有规律的一次线性关系,实现了铁磁性材料裂纹缺陷深度的尺寸量化。     

基于InSb磁敏电阻器的脉冲涡流信号处理方法研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。分析了InSb磁敏电阻器作为脉冲涡流检测元件的工作原理。应用InSb磁敏电阻器的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。对采集的信号首先通过同步累加法处理后再经多项式拟合、小波变换实现对信号的滤波与平滑,最终选用小波变换提取裂纹的特征。实验表明:采用InSb磁敏电阻器作为脉冲涡流检测敏感元件,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。     

焊接缺陷超声检测回波信号的双谱分析

针对焊接缺陷超声检测中信号处理的特征提取问题，应用高阶谱方法对三类压力容器焊接缺陷的超声回波信号进行了分析，在焊接缺陷超声检测中，回波信号的相位携带有被检对象重要的结构特征信息。高阶谱方法与常规的功率谱分析方法不同，它不仅有振幅而且包含有相位，能揭示常规功率谱分析所不能表现的重要信息。本文应用高阶累积量技术对缺陷回波信号进行双谱分析，提取出缺陷回波基于双谱的平均相位信息作为特征参量，取得了较好的识别结果。     

基于多重相关法的涡流阵列传感器信号处理研究

分析了多重相关法的基本原理,搭建了用于测试一种平面涡流阵列传感器提离效应的实验平台,并采用多重相关法对其多通道含噪声输出信号进行消噪处理,提取出多通道输出信号同激励输入信号幅值比和相位差信息,并分析了提离距离对输出信号的影响。研究结果表明:将多重相关法应用于该平面涡流阵列传感器的多通道含噪声输出信号的消噪处理效果明显,该算法大大提高弱强度、强背景噪声信号的信噪比;随提离距离的增加,阵列传感器各通道输出信号同激励输入信号的幅值比单调递增,而相位差基本保持不变,这些规律为该传感器的进一步研究与应用提供了参考。     

用于磁轴承位移检测的数字式电涡流位移传感器设计与实验研究

磁轴承是磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺的核心部件,在空间应用中的体积、重量、功耗等都有严格要求.现有的用于磁轴承位移检测的非接触式传感器输出大多是模拟信号,每个检测点都需要单独的信号线进行传输.这导致系统的体积、重量、复杂度增加,可靠性降低,抗干扰能力减弱.针对这一问题,提出了一种数字式电涡流位移传感器,它根据调频式的...     

平板表层缺陷检测涡流阵列传感器的设计

基于互感式传感器涡流检测的数值计算方法,综合检测灵敏度和空间分辨率对涡流阵列传感器线圈单元不同中心距、平均半径、高度等参数进行了分析.提出了与涡流阵列检测不敏感区域密切相关的参数--线圈单元组有效检测区域比率,基于该参数进行了涡流阵列传感器排布方式的优化设计.研究结果表明:相同检测条件下,线圈单元平均半径越小,线圈单元...     

牵引电机主极裂纹涡流检测原理与设计

本文针对电力机车牵引电机主极断路故障，阐述了检测电机主极裂纹的原理及具体电路设计方案，提出了主极裂纹检测过程中克服提离效应的方法和提高测量精度的措施。当主极有裂纹缺陷时，通过探测线圈的磁通量就会发生变化，根据涡流大小及分布情况可检测出影响线圈电特性的参数．从而发现牵引电机主极裂纹故障。由本方案设计的牵引电机主极裂纹涡流检测装置具有频率可调，测量结果稳定且精度高等优点。     

基于有限元技术滑油屑末监测器检测机理研究

针对目前滑油系统中磨粒特征计算精度不高的问题,提出了一种新型基于COMSOL和ANSYS Maxwell联合仿真的计算方法,并以外电路补偿方式修正模型提高计算精度,能有效分析传感器对不同磨粒种类、大小和位置等特征的响应.研究结果表明:该方法能够计算磨粒通过传感器时,感应电压的大小;由于检测机理不同,当分别检测铁磁性和非铁磁性磨粒时,输出信号相位相反,受磁化效应和涡流效应的影响,传感器对铁磁性磨粒检测较敏感;基于传感器对不同颗粒大小的响应曲线可以为传感器结构优化设计提供理论依据.目前该算法已经应用于多种型号滑油屑末监测器的研发中.     

大量程涡流测距探头的仿真设计

为了能够在大量程范围内准确检测出涡流探头到曲面基体表面的距离,使用FEM-BEM程序进行数值计算并分析不同涡流线圈尺寸、曲面曲率大小、提离距离等因素对涡流信号的影响规律,以便选取合适尺寸的涡流探头;再通过计算已知规格试件的阻抗信号,并对计算出的阻抗数据与提离距离的关系进行数据拟合;最后通过曲线标定法验证已选涡流探头在大量程处测距的可行性。计算结果表明:该方法可以满足工程检测要求。     

水切割机器人的电涡流传感器优化设计

为了实现空间任意轨迹精细加工的智能化,针对金属板材,设计了防水型、非接触式电涡流传感器,并将其应用于水射流切割机器人系统。从研究电涡流传感器的数学模型出发,分析线圈参数对传感器性能的影响,线圈截面形状采用倒梯形,并提出行之有效的最优化设计方法,提高了传感器的线性测量范围。经实际生产过程的验证,系统切割误差小、响应速度快、定位精度和生产效率高、系统工作稳定。