一种地面钢质管道损伤涡流磁场检测系统设计

针对解决地面钢质管道的损伤检测问题,提出一种基于涡流磁场检测原理的无损检测技术,设计了新型检测探头和矫正探头组成差分结构,对探头参数进行计算,优化探头结构,搭建实验平台,完成了一种涡流磁场管道检测系统设计。采用有限元仿真研究方法,分析了在检测探头激励磁场的作用下,管道在缺陷处的三轴磁场变化规律及电势变化情况。通过开展室内实验研究,分析了管道存在不同种类缺陷时,其缺陷处磁感应强度变化规律,应用物理方法提取出不同种类缺陷信号,使缺陷直观突显。研究结果表明:设计的一种基于涡流磁场地面钢质管道损伤检测系统可以实现对管道损伤的有效检测,且能够保证一定的提离距离。     

基于暂态磁场梯度信号的脉冲涡流无损检测和定量评估技术

脉冲涡流检测技术是目前对多层金属结构实施有效检测和定量评估的无损检测方法之一。传统脉冲涡流检测技术基于电磁感应原理,采用感应线圈或磁场传感器采集暂态磁场信号,以实现对多层金属结构内部缺陷的定位、识别以及量化评估。文章提出一种新型脉冲涡流检测技术,该技术主要基于已在核磁共振成像(MRI)领域得到应用的磁场梯度测量技术,将磁场梯度信号测量与脉冲涡流检测相结合,以实现对多层金属结构脉冲涡流检测灵敏度的提高。基于ETREE解析法,建立了所提方法的理论模型,推导了脉冲涡流检测磁场梯度信号理论表达式。通过仿真和试验,证明了该方法在多层金属结构亚表面材质劣化检测中的优势。     

远场涡流检测中探头速度效应的数值分析

利用基于能量泛函的有限元数值分析方法计算和分析了远场涡流无损检测中探头的速度效应,显示了磁场随速度的变化情况,预估了缺陷响应随速度变化的规律。结果表明,检测探头的运动速度是探头设计及检测信号分析中应考虑的重要因素。     

管道漏磁检测缺陷信号的仿真分析与量化模型

为实现漏磁检测缺陷几何尺寸的量化,运用有限元Ansys软件仿真了管道缺陷的二维缺陷漏磁场,给出了漏磁场缺陷信号的基本特征,并对图形做出对应的解释;其次对内外缺陷漏磁场信号进行了对比,提出了合适的两个特征值;最后根据漏磁场不同特征值与缺陷长度的变化规律对缺陷长度进行了量化,通过对比不同量化模型,给出缺陷信号特征值与缺陷长度的一般关系模型,为管道强度以及剩余寿命评价等提供相关的参数,从而对管道进行维护。     

磁场运动速度对动生涡流热成像的影响

动生涡流热成像是利用导电试件切割磁力线产生的动生涡流作为热激励的新检测方法。通过电、磁、热多物理场耦合仿真方法和高速热成像检测试验,对不同深度缺陷在不同磁场运动速度下的热响应进行了研究。仿真和试验结果表明,在不同运动速度下缺陷产生了明显的热响应差异,速度越快,趋肤效应越强,靠近工件表面的缺陷的检测效果更明显。     

脉冲涡流检测技术的研究进展

脉冲涡流（Pulsed Eddy current,PEC）检测技术是用以亚表面缺陷检测的一种新型无损检测技术，是涡流检测的一种新的应用领域，它以测得的磁场最大值出现的时间来确定缺陷位置，从而实现缺陷的无损检测和定量化描述。在一般情况下，嗓音的存在使得难以充分提取更多关于缺陷的信息，然而由于激励的复杂性，又使这种检测方法能在被检试样上提取更多的信息，从而获得其在无损检测中的应用地位。本文对脉冲涡流检测技术的工作原理、脉冲涡流信号特征提取技术、提离效应减少技术以及用于缺陷分类的时域特征新方法进行了评述。     

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

高速漏磁检测方法的发展

漏磁检测法已成功应用于各类铁磁性材料的检测中,但当代生产技术的革新和新应用领域的出现对漏磁检测法的检测速度提出了新的挑战。高速漏磁检测的信号出现畸变,制约着检测速度的进一步提高。对此,众多研究人员对信号畸变的机理进行研究,发现磁化滞后效应是影响高速漏磁检测信号的主要因素。当高速运动的钢管通过磁化线圈时,涡流使得管壁内的磁场无法达到稳定状态,从而影响了漏磁检测信号。在机理探究的基础上,提出了增大磁化线圈长度、采用多级磁化等方法来抑制高速漏磁检测时信号的畸变。动生涡流无损检测法和动生涡流热成像检测法等新电磁检测方法也被提出,并在高速检测时获得了较好的效果。     

一种基于DDS技术的脉冲涡流信号源的实现

脉冲涡流检测技术是近几年新兴的无损检测方法。与传统涡流检测法不同,它以一定占空比的方波脉冲为激励,此信号经过傅里叶变换可分解为无限多个谐波分量之和,所以在采集的磁场信号中含有更多信息。根据脉冲涡流检测法自身的特点,基于DDS技术,设计了一种参数可调式脉冲波形发生器。通过试验验证,此波形发生器性能稳定、参数设置方便,能满足涡流检测系统激励信号的要求,有很好的推广应用价值。     

基于LabVIEW的远场涡流管道检测系统

为了提高管道无损检测的精度,实现管道内外壁缺陷的检测,采用远场涡流的检测方法,依据检测线圈接收到的信号是激励线圈产生磁场两次穿过管壁后的信号,携带了管壁内外缺陷信息的原理,设计了远场涡流传感器、检测信号处理电路。对检测线圈接收信号进行放大、滤波处理,信号采集;采用LabVIEW编程计算检测信号幅值,互相关算法计算检测信号相位,确定缺陷深度。对内径36mm的有伤管道进行了试验。结果表明,所设计的仪器能检测出管道上深度为0．5mm及以上缺陷。利用LabVIEW对相位差计算提高了检测精度,为实际应用提供参考。     

微磁检测在火车轮轮对检测中的应用研究

针对火车轮内部缺陷,提出了一种基于地磁场环境下的无损检测方法。首先理论分析微磁检测应用于火车轮轮对内部缺陷的可行性,然后根据火车轮外观尺寸设计火车轮微磁检测系统,最后通过检测预制人工孔洞缺陷的火车轮试块完成微磁检测的试验部分。研究采用阈值法处理磁梯度检测信号,数据分析结果验证微磁检测对火车轮内部缺陷检测的可行性。试验结果表明:试件中孔洞缺陷直径一定时,埋藏深度越深,缺陷引起的磁感应强度相对变化量越小,而当孔洞缺陷埋深一定时,孔洞缺陷直径越大,缺陷引起的磁感应强度相对变化量也同样会越小,但磁场的异常区域越大;采用阈值法可有效识别缺陷,并实现缺陷微磁检测的可视化。     

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。     

基于固态磁场传感器的脉冲涡流检测铁磁性构件腐蚀缺陷

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,该技术可用于铁磁性材料腐蚀缺陷的检测和评估。目前国内外铁磁性材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测多采用盘式检出线圈拾取感应电压信号,但对采用固态磁场传感器拾取磁场信号的分析尚存不足。通过解析建模仿真和试验发现,与传统感应电压信号相比,磁场信号对铁磁性构件腐蚀缺陷深度的响应更为灵敏,有利于铁磁性构件腐蚀缺陷检出率和评估精度的提升。     

脉冲涡流检测技术的某些进展

脉冲涡流(Pulsed Eddy current,PEC)检测技术是用以亚表面缺陷检测的一种新型无损检测技术,是涡流检测的一种新的应用领域,它以测得的磁场最大值出现的时间来确定缺陷位置,从而实现缺陷的无损检测和定量化描述.在一般情况下,噪音的存在使得难以充分提取更多关于缺陷的信息,然而由于激励的复杂性,又使这种检测方法能在被检试样上提取更多的信息,从而获得其在无损检测中的应用地位.本文对脉冲涡流检测技术的工作原理、脉冲涡流信号特征提取技术、提离效应减少技术以及用于缺陷分类的时域特征新方法进行了评述.     

脉冲涡流检测技术的研究

脉冲涡流检测技术作为当前无损检测的一种新技术,能够快速方便地检测金属导体构件中的缺陷。与传统的单频涡流技术相比,宽频谱的脉冲信号激励使得响应信号中包含了更丰富的缺陷信息。对不同深度的表面缺陷进行了检测,分析了差分信号的特征值与缺陷深度之间的关系,试验表明利用峰值不仅可以判断缺陷位置,而且还与缺陷的深度之间呈线性关系。并对一阶微分信号的特征进行了分析,结果发现,采用一阶微分信号分析可提高脉冲涡流检测系统的线性度。     

数字化油管井口无损检测系统

根据电磁无损检测原理研制了数字化油管井口无损检测系统。分析了不同类型缺陷的漏磁场分布特征，布置不同方向的检测元件测值不同的缺陷信息，结合井口检测的要求，设计了检测装置，并给出了现场采集的信号波形，试验表明，该系统能满足现场使用要求。     

金属亚表面腐蚀缺陷的脉冲调制涡流磁场梯度成像

由于工况复杂,在役金属构件极易产生亚表面腐蚀缺陷,严重影响其安全运行。脉冲调制涡流检测技术是一种新型脉冲涡流检测技术。相较传统脉冲涡流检测技术,其在金属构件缺陷检测和评估中具有优势;将其与磁场梯度测量技术有效结合,探究其在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的成像方法和技术优势。通过有限元分析,发现相较脉冲涡流磁场梯度信号,脉冲调制涡流磁场梯度信号对金属亚表面腐蚀缺陷边缘识别具有更高的灵敏度。并且,搭建了相关试验系统,通过试验验证了仿真分析结论。试验结果表明,脉冲调制涡流磁场梯度检测信号对金属构件亚表面腐蚀缺陷成像具有更高的精度,有利于缺陷的检测。     

基于动生涡流效应的高速运行构件亚表面缺陷检测

基于电磁场理论和有限元分析方法,使用Maxwell软件建立含亚表面缺陷的铁磁性和非铁磁性金属构件在直流线圈磁场作用下动生涡流磁场的数值计算模型。通过仿真分别研究了亚表面缺陷深度、构件运动速度以及传感器位置对缺陷信号的影响,并进行了试验验证。     

管道环焊缝缺陷漏磁检测信号仿真分析

文中基于漏磁检测技术基本原理,对油气管道环焊缝常见的缺陷类型,采用有限元数值模拟仿真的方法进行分析。选取管壁厚为9 mm、直径为529 mm的L415管线钢,应用ANSYS有限元软件对错边、咬边和凹坑等管道环焊缝缺陷磁化后产生的漏磁场特征信号进行模拟仿真,得到了描述漏磁场特征的磁通密度分布曲线,与试验测试的漏磁信号特征是一致的。通过改变不同缺陷的大小,经过对比分析,得出管道不同缺陷形式和尺寸下的漏磁场分布规律,为管道缺陷漏磁信号特征识别提供理论基础和实践依据。     

基于瞬变电磁法的金属管道外检测技术

针对输油输气金属管道产生腐蚀缺陷的现象,采用基于瞬变电磁法的铁磁性金属管道外检测技术,进行管道腐蚀实时检测。利用COMSOL有限元仿真软件建立线圈探头和待测管道的实体模型,仿真得出缺陷几何尺寸对线圈探头产生磁场的变化规律;通过改变线圈探头的激励强度、缺陷深度等条件,分析缺陷处磁感应强度的特征。结合仿真分析结果,制作线圈探头实验装置,并利用该装置实现了对内径为80mm、外径为100mm的管道检测。实验结果表明,在管道的缺陷处,检测到感应电动势信号峰值比管道无缺陷处高,可实现对管道缺陷的检测。