碳纤维增强复合材料脉冲涡流无损检测仿真与实验研究

采用有限元仿真软件对脉冲涡流矩形传感器两种放置方式进行了建模与仿真分析,综合比较水平与竖直放置两种方式的检测效果,相同尺寸的矩形传感器水平放置检测时,长宽比越大,检测效果越好。采用水平放置方式下的矩形探头对碳纤维增强复合材料进行了电导率分布与缺陷检测实验,实验证实脉冲涡流矩形传感器能够有效检测碳纤维增强复合材料的电导率分布与缺陷。     

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。     

单向碳纤维复合材料远场涡流检测伪峰识别方法研究

针对单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测存在的伪峰干扰问题,在分析远场涡流检测信号伪峰产生机理及伪峰特征的基础上,提出了利用对称双检测线圈构成远场涡流检测探头进行伪峰识别的方法,建立了利用该探头对单向碳纤维复合材料平板缺陷进行远场涡流检测的仿真模型,借助有限元方法进行仿真计算,得到了五组不同间距缺陷的检测信号,并利用所提出的伪峰识别方法对仿真计算获得的检测信号峰值进行分析识别,结果表明所提出的伪峰识别方法在不同的缺陷分布情况下都可以准确识别出伪峰和实际缺陷对应的真实峰值,从而验证了所提出的伪峰识别方法的有效性及准确性,为单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测的伪峰消除问题提供了解决思路,有效提高了单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测的准确性。     

碳纤维增强复合平板新型涡流探头的仿真与试验研究

针对碳纤维增强复合材料平板断丝缺陷开发了一种新型涡流探头,采用激励线圈与检测线圈中心轴线相互垂直的独特设计弱化主磁场干扰,并以仿真数值分析方法证明了设计方式的优越性;研制探头,建立检测系统,并开展试验进行表面缺陷与隐藏缺陷的初步研究。结果表明,设计开发的涡流探头可以极大的提高传感器的灵敏度。此外,与仿真结果一致,此传感器对材料板表面缺陷具有很强的敏感性,而且能有效检测碳纤维增强复合材料板埋深2 mm^4 mm的隐藏损伤。     

单向碳纤维复合材料分层缺陷垂直涡流检测有限元仿真研究

针对单向碳纤维复合材料分层缺陷难以检测的问题,设计了一个共面三矩形线圈探头,建立了利用该探头进行单向碳纤维复合材料分层缺陷垂直涡流检测的有限元模型,并利用该模型仿真计算了存在不同厚度分层缺陷时垂直涡流检测探头输出的感应电压信号变化情况。仿真结果表明,所设计的探头可灵敏地检测出单向碳纤维复合材料分层缺陷,并且在探头扫描检测分层缺陷的过程中,探头输出的感应电压虚部会出现成对的峰值和次峰值,峰值与分层厚度成正比,次峰值对的出现位置对应于分层缺陷边缘的位置,通过对峰值大小和次峰值对的出现位置进行分析,可以实现单向碳纤维复合材料分层缺陷厚度和范围的定量化评估,为实际工程应用提供了有价值的参考。     

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。     

新型脉冲漏磁检测法的表面缺陷检测特征分析

针对脉冲漏磁检测技术对不同方向的漏磁分量进行分析时存在一定局限性的问题,基于脉冲漏磁(PMFL)检测中的U型磁轭和脉冲涡流(PEC)检测中的矩形空心激励线圈,提出了脉冲聚磁(PMC)检测方法.通过仿真和实验分析了铁磁性试件在脉冲漏磁和脉冲聚磁两种检测模式下,缺陷部位的响应信号X,Y和Z3个分量的检测效果.结果表明:脉冲聚磁检测方法在进行铁磁性材料构件的缺陷检测时,激励探头对被测试件的3个方向的分量激励效果更明显,同时对于不同深度的表面缺陷,脉冲漏磁响应信号的三维分量具有更高的检测灵敏度.     

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.     

基于脉冲涡流热成像的表面缺陷实验研究

针对碳纤维增强复合材料、铁磁性材料、非铁磁性材料,采用脉冲涡流热成像技术对其表面裂纹进行了实验研究,由于红外热像仪采集到的红外热图像边缘信息模糊以及提取的信息不完整,提出了一种Sobel算子的优化算法,研究发现改进后的算法能够有效提高对裂纹缺陷的边缘识别能力,实现对裂纹缺陷的定性分析.研究了不同材料缺陷深度的温度分布规律以及涡流加热方式,并分析了感应加热后不同裂纹深度与温度响应曲线的关系,为裂纹缺陷的定量分析提供了理论依据.     

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....     

基于双十字形测量结构的磁信标定位方法

为解决地磁场对磁信标定位影响较大的问题,首先提出了一种两点式磁梯度张量解算运动载体位置的定位算法,然后通过对定位算法进行分析,设计出测量两点磁梯度张量的双十字形测量结构,最后建立关于以位置坐标为参数的非线性方程,利用粒子群算法得出目标位置的最优解。仿真结果表明磁信标与运动载体在单一坐标轴上的距离大于25 m时,磁传感器精度和信标磁矩对定位误差影响较大,在环境磁噪声影响下,当信噪比低于80 dB时,定位误差显著增大,基于双十字形测量结构的磁信标定位方法可有效消除地磁场和其他恒定磁场的影响。     

脉冲涡流厚度检测仿真与实验研究

基于瞬态磁场的轴对称特性,利用有限元方法建立了脉冲涡流厚度检测的理论模型。仿真分析了被测金属板材在不同电导率和厚度参数时的探头差分信号并选择探头差分信号峰值作为信号特征。经分析发现：电导率一定时,差分信号峰值随被测金属板材厚度的增加呈递增趋势;被测金属板材厚度相同时,电导率越大差分信号峰值就越大。运用建立的试验系统进行实验研究,结果表明,实验与仿真结论一致,表明了所建模型的正确性和仿真结果的可信性。     

用磁场极值信号定位磁源的方法与实验

通过数字仿真和实验的方法研究了一种基于等磁场图板值信号的等效磁偶板子（Equivalent Magnetic Dipole,EMD）源重构方法,给出了磁偶板子源位置坐标的计算公式.用磁偶极子源模型产生的磁场数据检验了该方法的源定位精度.结果表明：当阵列测点间距为1mm,令方向磁矩为0时,单磁偶极子源定位的误差小于1mm;双磁偶板子定位误差在,,方向的均值分别为4.6mm,7.8mm,5.3mm.分析了双磁源定位的误差问题,还对用9通道低磁场强度检测实验系统采集的单和双磁偶板子实验数据的源定位结果进行了分析与比较.     

A fourth order finite difference method for waveguides with curved perfectly conducting boundaries

A novel high order finite difference method is introduced for optical waveguides with smoothly curved perfectly electric conducting (PEC) boundaries. The proposed method shares some similarities with our previous matched interface and boundary (MIB) methods developed for treating dielectric interfaces of optical waveguides, such as the use of a simple Cartesian grid, the standard finite difference schemes, and fictitious values. However, the PEC boundary conditions have a physical nature quite different from that of the jump conditions at the dielectric interfaces, i.e., all six electric and magnetic field components are prescribed in the jump conditions, while only three of them are known at the PEC walls. Consequently, the previously developed MIB methods are not applicable to deal with the perfectly conducting boundaries. To overcome this difficulty, a novel ray-casting fictitious domain method is constructed to enforce the PEC conditions along the normal direction. Such a boundary implementation couples the transverse magnetic field components so that the resulting ray-casting MIB method is a full vectorial approach for the modal analysis of optical waveguides. The new MIB method is validated by considering both homogeneous and inhomogeneous waveguides. Numerical results confirm the designed fourth order of accuracy.     

异构双核构架下的脉冲涡流信号实时小波去噪

针对工业现场的脉冲涡流(PEC)信号,设计了基于异构双核OMAP3530的实时嵌入式去噪的硬件与软件系统。分析了适用于实时去噪的小波基的选择,完成了基于DB4小波基的Penalty阈值法、B-M阈值法、默认阈值法的Matlab去噪仿真实验,并给出了均方根误差(RMSE)和信噪比(SNR)。结合OMAP3530硬件平台,讨论了基于DSPLINK的异构双核构架的数据共享方法,并提出一种基于固定步长滑动窗口的实时去噪算法。通过计算机仿真与实验结果表明:该系统具有信噪比高、实时性强、数据吞吐率大的优点,满足连铸现场自动检测要求。     

坑道水核磁共振探测激发磁场计算与测试方法研究

提出一种测量激发场垂直于地磁场分量的测量方法：应用固定线圈电磁感应法测量激发场,应用磁通门传感器测量地磁场,通过矢量运算求解激发场垂直于地磁场的分量。制作了激发场测量装置,通过对比激发场的径向分量和轴向分量的理论计算值和实测值,验证测量装置有效性。分析固定点处激发场垂直于地磁场的分量受线圈布设方向的影响,推导出固定点处激发场垂直于地磁场的分量取最大值时线圈布设角度求解方法,为实际探测线圈布设方向提供理论指导。     

基于磁异常检测的飞机测速定位系统的研究

为了可以快速地获取飞机在飞行过程中的速度、位置等信息,同时保证有较大的探测区域,设计了一种通过计算感应磁场强度分析飞机速度、位置的探测系统。建立了基于感应磁场强度反演飞机速度的数学模型,推导了探测系统的感应磁场强度表达式。仿真计算了磁场强度与探测距离、角频率的函数关系,可知探测距离的影响效果较大,角频率的影响效果较小,且感应磁场强度的量级基本符合磁力探测器的检出限要求。模拟实验通过等比例缩小实物的方法,将飞机用金属棒代替,对不同速度的金属棒进行测试,分析计算3个磁力探测器的磁场强度变化,可获得目标的速度、位置等信息,证明了系统的可行性。     

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。