基于磁偶极子模型的材料缺陷漏磁检测正演问题的单元积分计算方法

在基于磁偶极子解析模型的漏磁检测正演问题中,已有文献关于磁荷在缺陷壁上均匀分布的假设不成立。磁化后的缺陷材料相当于磁媒质,考虑到材料的非线性,磁荷在整个缺陷材料内及缺陷壁上非均匀分布。所以,该文从磁化后整个缺陷材料区域中磁化强度的分布出发,将单位体积内的磁偶极矩的矢量和等效为一个磁偶极矩,并作为磁场源点。从磁偶极子模型出发,推导出任意单元的磁媒质在场点处产生的磁场的积分公式,将整个缺陷材料的积分问题转换为对若干单元进行积分后的叠加。对于任一单元的积分问题,采用数值积分方法求解,并将该方法扩展到整个源区单元,最终整理得到任一场点处磁场的计算方程。通过COMSOL多物理场仿真软件搭建缺陷材料的漏磁场仿真模型,将仿真结果与计算结果进行对比分析,验证该方法的有效性。     

基于漏磁检测的缺陷量化方法

对基于漏磁检测原理检测到的铁磁性管道上存在的缺陷漏磁信号的量化方法进行了综述.文中归纳、梳理了各种现实可行的缺陷量化方法的原理、特点及验证结果,较详细地介绍了目前较多采用的几种不同人工神经网络缺陷量化方法及其特点,并提出了进一步改进漏磁检测信号量化质量的努力方向.     

油气管道缺陷漏磁检测数据压缩算法研究

油气管道缺陷漏磁检测所获取的原始数据量很大,而检测器的数据存储容量和处理速度均有限,因此有必要研究快速、高效的缺陷漏磁检测数据压缩算法。文中分析了油气管道缺陷漏磁检测对数据压缩的特殊要求,针对所获得检测数据的特征,提出了一种分段自适应压缩算法。该算法对油气管道缺陷漏磁检测数据进行分段划分并加以识别,针对不同类别的数据段采用不同的压缩方法,且通过改变数据分段的长度和压缩阈值,可调整检测数据的压缩比和压缩失真度。对试验用管道上人工缺陷的漏磁检测数据进行了压缩,结果显示,该算法可在保持较低数据失真度的同时,获得足够高的数据压缩比;压缩效率、压缩质量和复杂度等,均可满足油气管道缺陷漏磁检测对大量数据进行快速、高效压缩的需求。     

漏磁检测中的缺陷重构方法

漏磁检测技术中的缺陷重构方法是目前漏磁检测缺陷评估的研究热点与难点。在对漏磁检测缺陷重构进行概述的基础上,综述了现有的缺陷重构方法:开环逆向重构法和闭环伪逆重构法,并对这两类方法中常用的逆向模型、前向模型、优化算法及其特点进行了较为详细的介绍。指出了基于数据融合技术、图像处理技术和多缺陷综合评估的缺陷重构方法的研究发展方向。     

缺陷漏磁成像技术综述

缺陷漏磁成像技术一直是无损检测领域的研究热点之一,也是铁磁性构件缺陷检测与评估的重要手段。本文从缺陷的漏磁数据可视化、缺陷轮廓的二维漏磁成像以及缺陷的三维漏磁成像三个阶段,对缺陷漏磁成像技术的发展历程进行归纳梳理,详细介绍了各阶段常用的成像方法。并在此基础上,讨论了缺陷漏磁成像技术的研究方向和发展趋势。     

基于相关性的钢轨缺陷漏磁检测提离干扰抑制

钢轨是铁路交通的基础设施,漏磁技术常用来检测诸如钢轨之类的铁磁性材料的表面缺陷。针对缺陷漏磁检测信号容易受到提离变化干扰的问题,提出了一种基于相关性的滤波算法。先根据缺陷尺寸、巡检速度和采样速度把检测数据分段,然后在每一段中,比较相邻磁敏传感器x方向采样数据的相关性、各个磁敏传感器x和z方向采样数据的相关性的相对大小,确定本段数据中提离干扰的幅值,以此实现滤波。构建了实验系统对钢轨表面的缺陷进行了检测实验,实验结果表明该算法能有效抑制提离干扰,信噪比增益在1.7以上。     

管道三维漏磁检测仿真分析及研究

为了保证油气输送管道的安全,针对传统管道漏磁检测器灵敏度低、检测精度不高且体积庞大易在管道中发生卡堵的问题,提出设计一种高度集成的管道三维漏磁检测传感器,并分析了漏磁场形成机理和三维漏磁检测原理。在有限元分析软件COMSOL中建立了管道缺陷漏磁检测的三维有限元模型,进行管道缺陷的漏磁场特征仿真分析。结果表明,得到的缺陷漏磁场磁通密度云图与理论分析一致,并且根据所得漏磁信号可以判断出有无缺陷,对缺陷的长度有较高的检测精度,在有缺陷的情况下进一步可以判断该缺陷是内缺陷还是外缺陷。     

油管漏磁检测的有限元建模技术研究

有限元法广泛应用于石油管道缺陷漏磁场分析，成为替代物理试验，获得大量缺陷漏磁信号的有效手段。该文阐述了如何用有限元方法建立漏磁检测仿真模型。根据漏磁检测设备相关参数，建立静态和瞬态有限元仿真模型。通过对励磁磁场的均匀性、检测速度和缺陷尺寸3种影响因素的仿真分析，比较了静磁场模型和瞬态模型的仿真结果和效率。静磁场模型求解效率高、占用的计算资源少，但是随着检测速度的增大，求解结果明显偏高。瞬态模型没有速度带来的误差问题，但耗费大量的计算资源，仿真时间大大增加。给出了用静磁场模型分析钢管缺陷漏磁场应满足的条件。     

高阻抗变压器漏磁场分析与磁分路应用

建立了高阻抗变压器漏磁分析的物理模型,对油箱与夹件等主要结构件的涡流损耗进行了分析,对不同磁分路方案进行了对比分析。     

永磁体漏磁检测原理及其在无损检测中的应用

漏磁检测是以自动检测为目的而发展起来的一种自动无损检测新技术。本介绍以永磁体作为励磁源，利用磁敏元件检测漏磁场强度来获取缺陷信号，并由计算机进行智能处理后，完成缺陷的状态识别，从而实现钢件缺陷的自动定量检测。     

基于脉冲漏磁理论的铁磁性材料斜裂纹检测

在广泛应用于各行各业的铁磁性材料中,由于应力和环境等因素的作用,裂纹是其最常见的缺陷之一,且多以不规则的形状(如斜裂纹)存在。为了分析斜裂纹的脉冲漏磁信号特点,建立了脉冲漏磁检测斜裂纹的有限元仿真模型,对比分析了斜裂纹与垂直裂纹的脉冲漏磁信号的差异,提取并研究了相关特征量与斜裂纹尺寸的关系。同时,利用脉冲漏磁检测系统对几种斜裂纹进行了实验,检测结果与仿真分析结果一致,验证了利用脉冲漏磁检测斜裂纹的可行性,为下一步对斜裂纹的定量检测提供了理论指导。     

漏磁检测的混合正则化反演方法研究

漏磁检测作为无损检测的主要方法之一已得到了广泛关注和应用。漏磁检测对缺陷的识别问题属于电磁场计算的反问题,因其不适定性难以直接求解,因此目前对于漏磁检测方法的研究和应用大部分都避免了对反问题直接求解,而是采用搜索匹配式的方法。文中尝试使用混合正则化LSQR-Tikhonov的方法对基于磁偶极子单元积分模型的漏磁检测反演问题进行处理,对LSQR方法添加Tikhonov正则化来获得更多的主奇异值信息减小误差,通过混合正则化计算得到的近似解较为逼近真实值,得到的二维反演结果也可以判断出缺陷的位置和形状,通过仿真及实验验证了算法的准确性。     

基于脉冲漏磁的带保温层管道腐蚀缺陷检测

在带保温层金属管道腐蚀检测方面,脉冲漏磁技术显示了潜在的优势.利用有限元分析软件Comsol Multiphysics对不同结构的传感器进行仿真分析的基础上,提出了一种优化结构的脉冲漏磁传感器,用于带保温层的管道腐蚀缺陷的检测.通过实验验证了传感器结构优化设计的有效性,为进一步量化分析缺陷信息打下基础.     

储罐罐壁缺陷检测爬壁机器人吸附机构的磁场分析

针对阶梯形变截面罐壁缺陷漏磁检测的可调节磁路问题,设计了吸附机构,实现吸附的同时对12mm厚罐壁进行有效磁化。基于传统的标准缺陷漏磁测量法,再结合剖分试件法,通过Ansys仿真和实验测量磁感应强度、背底磁场以及漏磁场特性,得到气隙值分别为5.5mm、6.5mm、7.5mm、8.5mm、9.5mm、10.5mm的漏磁场曲线。验证了磁路设计的正确性和仿真的可参考性,为通过仿真确定不同厚度钢板所需气隙提供依据。实验发现,钢板缝隙正上方漏磁场Bx和Bz存在峰值,随着气隙增大Bx峰值下降至5~10m T,偏离缝隙Bx骤减,钢板无缝隙处的背底磁场在20~30m T,钢板缝隙内磁化强度在771~893m T,且磁化较均匀。     

Study and experimental performance evaluation of flux intensifying PM motor with variable leakage magnetic flux

This paper describes a flux intensifying permanent‐magnet (PM) motor with variable leakage magnetic flux. The unique feature of this proposed motor is the ability to passively adjust the magnetic flux linkage into the armature windings in proportion to the armature magnetomotive force and/or armature current phase. The magnetic circuit topology of the flux intensifying PM motor and the passive variable leakage magnetic flux are determined through FE analysis. Then, the driving performance is experimentally elucidated through comparison with that of a reverse salient pole type (flux weakening) PM motor without variable leakage magnetic flux.     

基于PSO-LS-SVM的储罐底板缺陷量化方法研究

为能准确量化油气储罐底板上的缺陷,提出一种最小二乘支持向量机缺陷量化方法,并以该方法模型建立了缺陷的三维漏磁场信号与缺陷的长度、宽度、深度之间的映射关系。为提高该方法对储罐底板缺陷的量化精度,采用粒子群算法对模型参数进行了优化。仿真结果及分析表明,与BP神经网络方法相比,结合了粒子群优化的最小二乘支持向量机缺陷量化方法的网络训练时间短、缺陷量化精度高,具有较强的工程应用优势。     

用于输电线接头缺陷检测的磁通法仿真分析

根据高压输电线的接头中两段对接钢芯拉开的缺陷情况,提出了两种不同励磁装置形式的磁通检测方法。运用有限元分析法,以LGJ-400/35型钢芯铝绞线为仿真对象,进行了有限元的建模分析和计算,分析钢芯完整和拉开两种情况下磁路空隙中磁感应强度差值的大小。最终得出使磁力线平行于输电线轴向的漏磁检测方案对于输电线钢芯拉开缺陷具有最好的检测能力,钢芯拉开引起磁路中磁感应强度的变化更大,这为今后的实验和现场应用提供了依据。     

DKSVD和SVM在钢轨裂纹漏磁识别上的对比研究

针对漏磁检测中漏磁信号识别的问题,引入DKSVD字典学习方法来识别缺陷的种类.将实验采集到的数据制作成有标签的数据集,通过OMP算法和SVD算法迭代的优化字典和稀疏系数,构造出最优字典,再用构造出的字典原子重新组合来表示测试集的数据,判别出测试集样本类别.实验证明字典学习方法能够基于训练集的特征重构漏磁信号,对漏磁信号有良好的识别能力.在不同数据维度下,通过和支持向量机(SVM)算法识别效果进行对比,DKSVD算法取得了更好的效果.     

管道漏磁检测数据图形化显示的研究

本文主要介绍了管道漏磁检测数据的软件分析处理系统中的图形化显示部分.曲线图形直接采用将数据转化为屏幕上一点的方法进行显示;灰度图形先将数据转化为相应的灰度值,再根据灰度值画出初步的灰度图,然后利用插值和图像滤波(平滑)、锐化等图像增强手段进行处理.经过编程测试,曲线图形较好地表现了数据变化的真实性,灰度图的效果也较为理想,管道的特征信息显示更为形象、直观,提高了数据分析的质量.     

管道微小泄漏内检测近场声信号特性研究

声学内检测法有较高的管道泄漏检测灵敏度,而目前对泄漏声源附近近场声信号研究较少。基于Lighthill声类比的流场-声场混合的仿真方法,计算了不同泄漏孔径、不同管道内压下整个近场计算域的声场分布。仿真结果表明,泄漏声源是一种宽频噪声,在大于特征频率的频段,信号衰减,之前则保持稳定;管内声信号是泄漏声源在管壁束缚下的频散传播,在小于一阶模态频率内,传播平面波,大于一阶模态频率有多个模态的反射波。根据仿真分析结果,选取1~3.1 k Hz频段作为泄漏信号特征识别优选频段,得到泄漏量与该频段内能量呈正相关关系。搭建模拟泄漏测试平台,测试球形内检测样机,结果表明,该检测器可检测0.15 L/min泄漏量,实验结果与仿真结果可较好的吻合。研究结论对近距离听声内检测方法在声传感单元选型设计、声信号处理等方面有理论指导意义。