基于高温的腐蚀测厚变送器的设计

文章分析了腐蚀测厚变送器测量误差产生的原因，并给出了一种不同温度下误差校正补偿算法，实现从-40～500℃对测厚数据进行温度补偿。为实现高温易腐蚀设备和管线的在线测厚，给出了超声波在线实时测厚技术和实现此技术的硬件、软件方案。根据此方案设计的腐蚀测厚变送器，厚度检测精度高，运行稳定，在腐蚀测厚领域具有极高的应用价值。     

单片机在超声波测厚仪中的应用

本文介绍了超声波测厚以及用单片机来实现测量控制与数据处理的原理，并着重介绍了一些具体的处理方法。     

有包覆层铁磁试件的脉冲涡流检测

测量由钢板制作的压力容器和管道的壁厚,可以了解其腐蚀程度.用脉冲涡流检测钢板等铁磁材料的厚度时,由保护层和保温层构成的包覆层,会对测厚结果产生影响.根据脉冲涡流检测的工作原理,使用有限元法,对有包覆层铁磁试件的厚度测量进行了仿真研究,重点分析了覆盖层对测量结果的影响.结果表明,包覆层对测量的影响与保护层材料、试件厚度和保温层厚度有关;对试件厚度测量范围的影响铝皮比铁皮保护层大,使用铝皮保护层时,不能测量厚度小于6mm的试件;试件与保温层越厚,测量误差越小,试件的厚度大于10mm,保温层的厚度大于50mm时,测量结果不再受保覆层的影响.     

有包覆层铁磁试件的脉冲涡流检测

测量由钢板制作的压力容器和管道的壁厚,可以了解其腐蚀程度.用脉冲涡流检测钢板等铁磁材料的厚度时,由保护层和保温层构成的包覆层会对测厚结果产生影响.根据脉冲涡流检测的工作原理,使用有限元法,对有包覆层铁磁试件的厚度测量进行了仿真研究,重点分析了覆盖层对测量结果的影响.研究结果表明:包覆层对测量的影响与保护层材料、试件厚度和保温层厚度有关;对试件厚度测量范围的影响铝皮比铁皮保护层大,使用铝皮保护层时,不能测量厚度小于6mm的试件;试件与保温层越厚,测量误差越小,试件的厚度大于10 mm,保温层的厚度大于50mm时,测量结果不再受保覆层的影响.     

管道内检测电磁超声在线测厚装置

为检测管道减薄程度并解决国内管道厚度数据缺失问题,研制一种用于管道内检测的电磁超声在线测厚装置。针对管道检测器振动、EMAT提离增大带来的误差问题,装置利用三通道电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)分时工作,轮流触发测厚后进行平均;为实现检测器行进中的精确测厚及数据存储,装置通过提高回波信噪比并采用检测首个回波周波的测厚算法提高测量精度,同时采用ARM、FPGA与AD协同工作的方式完成数据快速采集、存储。为便于进行算法调试及管道减薄分析,装置可由上位机读取数据并进行波形回放。经现场实验测试,该装置可实现8~35 mm范围内在役管道厚度的内检测。     

电涡流传感器电路设计

在无损测量当中,电涡流传感器测量因为能够实现工件在线非接触测量,测量精度高、无污染、制作价格低廉等优点,一直被作为一种重要的检测设备,在涡流技术高速发展的今天,电涡流的优势越来越明显应用也越来越广泛。电涡流传感器是电涡流测量淬火层厚度的核心部分,传感器的测量精度直接影响整个测厚设备的精度,传统的电涡流传感器包括测量探头、整流滤波电路的设计、放大器的设计等,电涡流传感器的精确测量也离不开位移测厚标定器,这里主要研究电涡流测厚核心电路的设计。     

某复合隐身涂层中雷达吸波涂层的测厚系统设计

针对“雷达+红外”复合隐身体系的结构特点和雷达吸波涂层的磁化特性,建立了某复合隐身涂层中雷达吸波涂层的磁力测厚模型,分析了测厚算法。结果表明,当复合隐身体系中红外涂层厚度+某底漆厚度远小于空气涂层厚度时,磁力测厚法可忽略红外涂层和某底漆厚度的影响,直接利用磁力大小与雷达吸波涂层厚度成正比的电磁学特性关系,测出雷达吸波涂层的厚度。本文作者还设计了磁力测厚传感器,开展了磁力测量试验。结果表明,该磁力测厚系统结构简单、测量结果精确。      

轮胎胶带测厚信号去噪中的小波分析

分析了轮胎生产中胶带激光视觉厚度测量信号,提出利用时频性很强的小波分析法,对工业胶带测厚信号进行去噪处理.引入重构因子的概念作为信号分析的理论评价标准.结合实验验证方法,找到了工业胶带测厚信号去噪的最优小波基,获得了理想的去噪效果.     

基于广义倒频谱的无缝钢管在线高精度测厚技术

 为了满足无缝钢管在线高精度测厚的需求,开展了基于广义倒频谱测厚技术的研究.分析了传统测厚算法的缺点,提出一种基于广义倒频谱的无缝钢管在线测厚方法,此算法结合了相关分析和倒频谱的综合优势,处理后的波形峰值尖锐,提高了测厚精度;在此基础上对在线系统钢管旋转造成的声程误差进行了补偿.实验结果证明该方法测量精度高,实时性强,适用于工业无缝钢管在线高精度检测系统.     

基于自适应滤波的薄层厚度超声测量方法

针对应用超声脉冲回波法测量三层结构中的硅橡胶薄层厚度时回波混叠的问题,提出一种基于RLS(recursive least square)自适应滤波的解决方法。该方法将硅橡胶层下界面回波发生混叠的信号作为输入信号,将无硅橡层时的回波信号作为期望信号,通过RLS自适应滤波算法的处理提取出相互分离的有效下界面回波信号,实现硅橡胶薄层的测厚。研究不同滤波器阶数和遗忘因子对信号分离及测厚精度的影响,以输出信号的信噪比为指标选择最优的滤波参数。结果表明:该方法能够有效分离出发生混叠的硅橡胶薄层界下界面回波,能够测量0.15,0.17,0.19,0.21 mm 4种厚度的硅橡胶薄层,对回波部分混叠和完全混叠两种情况均有良好的适用性。     

Analysis of the couplant influence on the ultrasonic thickness measurement of the steel grade S355J0

The ultrasonic thickness measurement is the most commonly performed technique as a part of quality management of systems and constructions. The paper carries out a study of the couplant impact on the wall thickness ultrasonic measurement results. Experimental samples are made from the steel grade S355J0. By performing a theoretical and experimental analysis, it estimates that there exists a significant effect of the particular parameters of the ultrasound transducer, the couplants type and their interactions on the thickness measurement results. An experiment scheme and the appropriate methodology for experimental results analyses create the preconditions for the assessment of the influence of the couplant type, material thickness and the parameters of ultrasound probe to the measurement uncertainty.     

一种新颖高温超声测厚实验系统研究（Ⅱ）—测控系统与信号处理技术

本文介绍了一种新颖高温超声测厚实验系统的测控系统和信号处理技术。着重介绍超声系统设计方案,接收发射电路,显示控制电路方案及信号处理技术等。     

利用电磁超声横波检测二冷区尾端连铸坯壳厚度

使用电磁超声横波对二冷区尾端的连铸坯壳厚度进行检测,并建立了有限元仿真模型。选取Q235连铸小钢坯作为被测对象。为减小永磁铁的提离距离、在被测体内部生成更大的感应涡流,文章利用多物理场有限元仿真软件建立了一种不同于一般结构的电磁超声换能器仿真模型：圆柱形永磁体两侧并行排列螺旋线圈。分析了永磁铁尺寸对磁场涡流的影响以及电磁超声横波在被测钢坯内不同时间、不同位置的传播情况。计算了被测体中的磁通密度模和电流密度模,同时计算了产生的涡流大小及质点位移情况。研究结果表明：该结构的电磁超声换能器可以在连铸坯壳内成功激发并接收电磁超声横波,且横波穿透力强、效率高,能够成功探测连铸钢坯的回波信号并计算出坯壳的厚度。     

一种对超声波连续检测系统中回波信号处理的新方法

“喷淋水耦合多探头高能超声动态检测系统”能对各种刚性管材各处的壁厚进行高速、连续的探测,系统检测效果取决于对回波信号的处理.文章探讨了利用放大及逻辑运算等电路处理方法来处理回波信号以获得稳定的壁厚脉冲的新方法,采用这种新方法还可以通过计算机检测系统多图形地显示壁厚曲线、超标报警.     

基于收缩流动的气体超声流量计声道稀疏化及测量方法

为了提高低声道数超声流量计的准确度水平,在传统超声流量计的基础上设计了一种具有收缩流动结构的低声道数超声流量计。采用数值模拟研究了渐缩管中收缩流动的流场特征,确定了渐缩管的几何参数及超声探头的安装方式。通过空气实流实验,研究了单声道及双声道在收缩流动条件下流量计量的基本特性。在流量范围27~432m3/h,管径范围100~150mm进行了实验验证。结果表明:收缩流动的数值模拟结果与理论模型相吻合,当渐缩管的收缩比由2增大为6,被测流场均匀区占比显著增大;当收缩比固定不变时,随着流量的增大,边界层厚度显著降低。通过实流实验比较不同结构和配置超声流量计的测量结果,发现单声道收缩管超声流量计的准确度水平显著优于传统单声道气体超声流量计,与传统双声道气体超声流量计的准确度水平相当。     

超声波塑料焊接温度测量系统

建立了基于惠普可视化工程环境(HP VEE)的实时温度测量系统来测量超声波塑料焊接的温度;并介绍了 HP VEE 的功能、该温度测量系统的组成和采用该系统进行的超声波焊接 PVC 塑料的温度测量试验. 试验结果表明超声波塑料焊接的焊接区温度具有快速升温和快速降温的特点, 在降温过程中由于焊接压力的作用会出现短暂的温度平台, 也说明该测温系统适用于超声波塑料焊接温度测量.     

相控阵超声绝对声时法测量底面开口裂纹

针对工件内表面开口裂纹单面单侧定量检测困难的问题,采用相控阵超声绝对声时法(Absolute Arrival Time Technique,AATT)从单面单侧对不同厚度试块中的底面人工开口裂纹自身高度测量进行了数值仿真和实验,并对焊缝中的自然裂纹进行了AATT测量。对比AATT测量结果与常规衍射时差法超声检测(Time of Flight Diffraction,TOFD)测量结果并分析,发现AATT从单面单侧对底面开口裂纹进行定量测量可以达到与常规TOFD同样的测量精度。AATT操作简便,可单面单侧定量测量2 mm以上底面开口裂纹的自身高度。     

Ultrasonic inspection of a welded stainless steel pipe to evaluate residual stresses through thickness

This study investigates ultrasonic method in axial and hoop stress measurement through thickness of an austenitic stainless steel pipe. Longitudinal critically refracted (L_CR) waves are employed to measure the welding residual stresses while outer and inner surfaces of the pipe are inspected by using different frequency range of ultrasonic transducers. The acoustoelastic constant is measured on a plate with the same material and thickness of the investigated pipe to keep the pipe intact. Welding process of the pipe is simulated by a 3D finite element (FE) model which is validated by hole-drilling method performed on 25 points. The residual stresses calculated by FE simulation are then compared with those obtained from the ultrasonic measurement while a good agreement is observed. It is demonstrated that the residual stresses through thickness of the stainless steel pipe can be evaluated by combining FE and L_CR method (known as FEL_CR method).     

On-line measurement of plastic strain ratio of steel sheet using resonance mode EMAT

We have developed an on-line system for the measurement of plastic strain ratio of steel sheet using a thickness resonance EMAT that measures the thickness resonance frequencies of three different modes of bulk ultrasonic waves. The effective size of the EMAT is small, about 20 mm in diameter. A good correspondence was obtained between the in-plane average Young's modulus measured by this method and the in-plane average plastic strain ratio measured by tensile testing, with a standard deviation smaller than 0.04 in units of plastic strain ratio. The effects of temperature, lift-off, tensile stress, speed of the moving sheet and zinc coats were experimentally and theoretically analyzed. We show that none of them have a sizable effect on the measurement accuracy.     

多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响研究

为了研究多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响,建立了多边法坐标测量模型,分析了两种目标点坐标解算方式的差异,并针对典型的4台测站多边法坐标测量系统进行了两种解算方式的仿真测量实验。仿真结果表明:预先准确标定系统参数方式能有效提升测量精度,测量精度依次改善了69.5%、64.6%、46.3%。进行了坐标测量精度验证实验,实验结果表明:与同步解算方式相比较,预先准确标定系统参数取模后的3组实验平均测量误差由203.0μm降至23.8μm,且3组实验的测量误差与测量距离的平均相关系数由99.8%降至37.8%,验证了仿真实验结果。