基于Tx-Rx探头的异种金属焊缝缺陷检测及定量分析

异种金属焊接结构在使用过程中容易产生损伤,因此需对其进行检测;脉冲涡流一发一收式非同轴(Transmitter Receiver,Tx-Rx)探头可应用于异种金属焊缝缺陷检测;然而,考虑到异种金属焊接构件成分多样、结构复杂的特点,需对Tx-Rx探头的摆放位置进行了优化;首先,建立仿真模型,讨论了激励线圈的摆放位置对试件中涡流及涡流扰动的影响,结果表明,当激励线圈位于带堆焊的合金钢上方时,其表面涡流强度及涡流扰动强度较大;其次,建立实验平台,实验表明,当激励线圈放置在带堆焊的合金钢上方时,其检测信号幅值和差分信号幅值最大;最后利用差分信号的峰值对焊缝缺陷的定量展开分析;脉冲涡流Tx-Rx探头的研究可为其在异种金属焊缝缺陷的应用提供参考.     

电磁超声脉冲激励系统设计

为了更好地解决电磁超声检测技术换能效率低的问题,在对当前已有的激励系统进行调查研究的基础上,设计了一种新型的电磁超声脉冲激励系统。该系统可以针对不同的检测对象,设定频率、脉冲个数、相邻两组脉冲的间隔时间等参数。在设计中,采用了现场可编程门阵列(FPGA)提供控制信号,采用光电耦合器对前后端系统电气隔离、全桥逆变技术,对输入信号进行直流到交流的变换,并且可以实现较大的功率输出。同时,基于线圈和涡流场的相互耦合作用,设计了由单层完全相同的线圈组成的堆积线圈,完成换能器的阻抗匹配。为了控制处于活跃状态线圈的阻抗值,可根据实际阻抗灵活选择线圈的个数从而实现阻抗匹配,解决了电磁超声换能效率低的问题。试验结果表明,该设计达到了预期的设计目标,为进一步研究电磁超声检测技术提供了参考,具有一定的推广价值。     

一种用于盘孔裂纹检测的差动式涡流探头的设计与实现

为了实现对某型发动机篦齿盘均压孔的原位、无损探伤,设计了一种差动式的涡流检测探头,探头由一个激励线圈和两个感应线圈组成,由于检测线圈结构上的对称性使得探头对盘孔周边的表面裂纹敏感,同时对激励线圈和检测线圈匝数比的优化设计也能有效增强输出的差动信号,降低干扰。信号调理电路采用正交锁相放大对输出进行正交分解,得到包含信号幅值和相位信息的两路直流分量作为裂纹检测的特征量。对篦齿盘均压孔标准试件的检测结果表明该探头能够很好地实现盘孔周边微小裂纹的检测,灵敏度高。同时,这种差动式的探头结构同样也可用于其它盘孔的裂纹检测。     

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.     

基于ZYNQ的阵列涡流无损检测系统

圆柱形金属试件的阵列涡流检测可以通过几个围绕试件布局的阵列线圈组成的探头来完成，阵列涡流探头由完全相同的8个线圈组成并在一定的空间结构下完成对金属试件的探测。设计1个基于Zynq-7020的阵列涡流检测系统，该系统借助激励通道的8个模拟开关可以对一个或多个线圈进行激励，借助一个8选1模拟开关可以对8个阵列线圈进行分时采集，通过数字相敏检波算法完成对信号的提取。试验结果表明，此系统可以保存、传输、处理阵列探头的激励信号和感应信号，并完成测量阵列探头灵敏度的试验任务。     

基于FPGA的电磁超声脉冲信号发生器的设计

激励信号源是电磁超声检测系统的核心模块之一,其输出信号决定了电磁超声检测仪检测的质量。按照电磁超声检测系统对激励源的要求,设计了相应的正弦脉冲激励源。该设计系统主要包括FPGA的硬件语言合成脉冲信号、D/A转换、滤波放大、功率放大和阻抗匹配等硬件电路。该系统可输出频率、初始相位、占空比可调的脉冲正弦信号,满足EMAT对激励源的要求。可为设计便携式的电磁超声检测仪提供借鉴。     

便携式智能金属探测仪的研制

介绍了用于交通部门对旅客安全检查的金属探测仪设计.传感器探头由激励线圈和磁敏元件组成,输入的方波脉冲使激励线圈周围产生交变磁场,当靠近金属物时,金属内产生的涡流磁场使原激励线圈的磁场变化,位于激励线圈中央的磁敏元件将其转换为电信号,在单片机控制下进行放大处理.实测结果表明:该探测仪能检测到50cm以内的各类小块状金属物,且具有实时检测、记录、显示、存储、查询等功能,断电后能长期保存检测的记录数据.     

曲折线圈电磁超声换能器激励性能优化设计

针对电磁超声换能器EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer)换能效率较低的问题,以铝板为研究对象,对传统的表面波电磁超声换能器进行了有限元建模及参数优化,分析了激励 EMAT的换能机理,建立曲折线圈EMAT检测过程的有限元模型,并基于正交试验设计方法进行优化设计,分析了永磁体尺寸、线圈设计参数、线圈层数及层间距、线圈连接方式等因素对EMAT激励效率的影响规律,得到了激励EMAT探头的最佳参数组合。研究结果表明,永磁体高度越高,宽度越窄,曲折线圈导线宽度越窄,导线高度越低,双层线圈间距越小,背板与上层线圈间距越小,并采用分裂线圈,EMAT探头的换能效率最高,多层曲折线圈之间采用并联连接相比串联连接换能效率提高50％以上,且并联曲折线圈层数不宜过多也不宜过少。     

脉冲涡流无损检测装置的研制

脉冲涡流检测方法是近几年迅速发展起来的一种涡流无损检测新技术。研究了脉冲涡流无损检测机理,研发了脉冲涡流无损检测装置,包括探头的设计与制作、脉冲信号发生电路的设计与制作、信号调理电路的设计与制作等。完成了脉冲涡流裂纹无损检测的实验研究,选取了最佳的检测参数匹配。实验结果表明,所设计的脉冲涡流无损检测装置在激励频率为100Hz-1000Hz范围内信号最为敏感。     

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

介绍一种用于城市各种地下管道中被覆盖的检查孔定位的检测系统。系统的传感器由探头及发射和接收电路组成。根据电磁感应原理设计了实用的探头线圈。发射电路产生发射线圈所需的激励,接收电路处理来自接收线圈的检测信号。由地面上的数据采集系统根据检测信号以及距离检测结果得到被覆盖检查孔的准确定位信息。经过实际管道中的现场实验,得到了令人满意的测试结果。     

磁致伸缩液位传感器检测信号影响因素分析及实验研究

磁致伸缩液位传感器作为液位测量装置,其检测信号对磁致伸缩液位传感器性能产生直接的影响,因此检测信号影响因素分析对优化传感器的性能至关重要。本文从检测线圈结构和脉冲电流参数对检测信号的影响进行讨论,建立了基于检测线圈的等效电路模型,使得在确立线圈结构参数时有了理论依据;观察检测信号波形变化趋势,得到感应信号随影响因素的变化曲线,从而得出液位传感器最优参数。优化后的液位传感器,提高了检测信号的抗干扰能力及其稳定性。该研究结果为磁致伸缩液位传感器的优化设计提供理论基础与指导。     

一种MEMS微结构谐振频率的测试技术

MEMS技术的发展离不开相应的测试技术与装置,建立了一种简单的MEMS微结构动态特性的测试装置,以压电陶瓷为核心的基座激励装置实现对微结构的冲击,以微器件自身的输出作为被测信号.结合MEMS工艺中批量制作的特点,在同一测试装置的同一次测试中安装两种不同尺寸的被测微压电悬臂梁试件,采集两个梁的冲击响应信号及它们的联合输出信号,通过FFT频谱分析,比较三种情况下的频谱分析结果并提取出梁的固有频率,采用对比测试的方法获得压电微悬臂梁的谐振频率.试验结果与理论分析一致,该方法具有测试装置简单、实用性强等特点.     

基于STC12C5412AD单片机的脉冲信号源设计

在脉冲涡流和脉冲漏磁无损检测系统中,将脉冲信号加载于激励线圈上,产生反映被检试块缺陷信息的脉冲磁场。本文设计了一种频率、占空比和幅值均可调的脉冲信号源,以满足不同的检测需要。该脉冲信号源以带有脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)的STC12C5412AD单片机为核心,配以合适的功率放大器,并能够与上位机实时通信,实现对脉冲信号源参数的控制与显示。所设计的脉冲信号源具有性能稳定、操作方便、成本低等优点,通过实验测试,完全能够应用于脉冲电磁无损检测系统中。     

柔性探头涡流检测复杂曲面结构缺陷的研究

建立了柔性探头涡流检测有、无缺陷复杂曲面导体的电磁场模型,仿真并分析了有、无缺陷情况下柔性探头的电压和阻抗变化,结果表明电抗信号对缺陷变化灵敏.设计了适用于复杂曲面结构缺陷检测的柔性探头和检测系统,该系统采用阻抗平面分析方法提取电抗信号进行缺陷分析.     

The design and fabrication of a low-field NMR probe based on a multilayer planar microcoil

The nuclear magnetic resonance (NMR) probe has great influence on signal transmission and reception in NMR technology applications. In this paper, we present a design, fabrication, and test of an NMR probe comprised of a multilayer planar microcoil with a polydimethylsiloxane (PDMS) microchannel. First, geometric parameters of the probe are determined through theoretical analysis. Second, based on a glass substrate, the multilayer planar microcoil is manufactured using repeated photolithography and electroplating processes. During the fabrication process, the polyimide layer is used to package the coil, and the PDMS interlayer is used to adjust the distance from centerlines between the coil and the sample chamber. Third, the resistance and the quality factor of the coil are found to be 1.2158 Ω and 7.217, respectively, at a Larmor frequency of 28.1 MHz. Finally, the NMR probe is tested in an NMR experiment. The transverse relaxation time T₂ for the solid PDMS is 20.6 ± 0.4 ms, which is in agreement with 21.1 ± 0.2 ms obtained by a Bruker Minispec MQ60. Results show that the design and fabrication of this NMR probe are feasible for time-domain NMR applications.     

电涡流位移传感器线圈电磁场仿真分析

由于电涡流传感器的探头参数对其性能的影响比较显著,设计电涡流传感器的关键在于对探头线圈进行优化。采用有限元技术(AnsoftM axwell软件)对包括线圈和金属靶板的电涡流位移传感器进行电磁场数值仿真,得到了激励线圈的磁力线和被测靶板中电涡流的密度分布。并通过线圈等效阻抗的实验与计算结果定量比较,验证了仿真分析过程的正确性,为进一步完善传感器的理论分析和优化设计打下了基础。     

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。     

基于LabVIEW的斜圈弹簧测试系统设计与研究

斜圈弹簧具有良好的力学性能,广泛应用于机械密封、电力连接等领域。由于其结构的特殊性,目前国内尚无高精度斜圈弹簧检测设备。在分析斜圈弹簧受力和变形特点基础上,提出了一种斜圈弹簧刚度测量原理及相关计算方法,采用模块化设计思想搭建了相应的测试装置。该装置以PCI-1220U运动控制卡和PCI-1716数据采集卡作为硬件核心,以Lab VIEW为软件开发平台,通过对系统误差的理论分析来保证测试装置的高精度,适用于不同型号和尺寸斜圈弹簧的刚度测量。通过对某典型型号斜圈弹簧测试结果与有限元仿真计算的对比分析,表明该测试装置达到了设计目的,能够满足不同型号斜圈弹簧的刚度测试要求。     

飞机轮毂裂纹检测涡流探头的设计与实现

为了实现对飞机轮毂根部疲劳裂纹的无损检测,设计了一种放置式线圈探头,该探头由1个检测线圈和1个参考线圈组成,利用电桥电路实现对微弱裂纹信号的差动放大检出。信号调理电路采用正交锁相放大对输出进行正交分解,得到包含信号幅值和相位信息的两路直流分量作为裂纹检测的特征量。根据数值仿真得出的结论指导实际探头的设计,对轮毂试件的检测结果表明:该探头能够很好地实现轮毂根部具有一定曲度的表面上小裂纹的检测,且灵敏度高。