CH32V103微控制器的便携式橡胶老化检测系统

针对传统老化检测技术在工业现场橡胶老化检测中作业成本高、适应性差等问题,设计了一种适用于现场环境的便携式橡胶老化检测系统。系统以CH32V103微控制器为核心,采用叉指电极共面电容传感器检测材料老化状态,检测数据实时显示、本地存储,可导出CSV数据文件并通过蓝牙无线传输。测试结果表明,本系统可有效评估乙丙橡胶材料老化程度,具有良好的应用前景。     

基于COMSOL的电容成像传感器仿真研究

针对电容成像传感器仿真分析的难点,以8极板电容成像传感器为例,建立了电容成像传感器的三维有限元仿真数学模型,详细介绍了如何使用COMSOL软件对电容成像传感器进行三维仿真,后处理结果表明8极板电容成像传感器能检测到有机玻璃内部7个不同深度的缺陷,验证了电容成像检测技术的可行性.除此之外还运用COMSOL对8极板电容成像传感器的电容值进行提取分析,并与实验结果相对比,结果表明两者的检测结果相吻合.此方法方便了电容成像检测技术正问题的研究,为运用COMSOL软件对电容成像传感器的性能分析与参数优化提供了依据.     

外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统

本文提出带集中式绕组可方便开合的新型探头设计,实现基于旋转电磁场涡流原理的管件外检测。通过COMSOL有限元模型研究了集中式绕组产生的旋转磁场特征及接收线圈参数对检测效果的影响,仿真结果表明集中式绕组可产生适于管件外壁缺陷检测的旋转电磁场,匝数较多、紧贴管道外壁并位于激励线圈端部的圆形线圈可更好地实现畸变信号拾取。构建了外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统,实现了对0.5 mm宽的周向与轴向裂纹检测,测试了系统对不同深度裂纹的识别能力,并利用位于管道外壁0到90°不同位置的裂纹验证了检测系统对裂纹周向定位能力,结果表明研发系统可进行任意方向裂纹的检测和周向定位,为连续管等管状构件的外检测提供一种新的方法。     

基于ACFM的奥氏体不锈钢不规则裂纹可视化重构方法研究

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高韧性和塑性,在石化特种装备和海洋结构中有着广泛应用。奥氏体不锈钢通常在高温、高压、强腐蚀介质中服役,结构表面可产生各种类型不规则裂纹缺陷,威胁结构安全服役。由于不导磁、弱导电、晶粒粗大的特性,传统无损检测对奥氏体不锈钢表面不规则裂纹检测和评估存在诸多挑战。提出基于交流电磁场检测(Alternating current field measurement,ACFM)技术的奥氏体不锈钢不规则裂纹可视化重构方法,建立奥氏体不锈钢不规则裂纹ACFM有限元仿真模型,分析不规则裂纹周围电磁场畸变规律,提出垂直方向磁场(垂直于试块方向磁场,称为Bz)图像梯度场的不规则裂纹表面轮廓可视化重构方法,利用不规则裂纹检测试验验证可视化重构方法的效果。结果表明,ACFM探头感应电流可在奥氏体不锈钢不规则裂纹端点聚集,聚集电流引起垂直方向磁场Bz畸变,Bz图像梯度场可反映电流聚集位置,Bz图像梯度场可视化重构方法能够实现奥氏体不锈钢不规则裂纹表面轮廓可视化成像显示及精确评估。     

基于平面线圈电容电感效应的双模式检测技术

在电磁无损检测领域,涡流检测技术被用于导电材料的检测,电容成像技术被用于绝缘材料的检测.而针对玻纤复合材料修复结构这类"绝缘-导电"混合结构,单一涡流或电容技术无法实现混合结构各层材料中多类型缺陷的全面检测.通过采用平面线圈探头及较高频率激励,线圈电容效应得以增强,结合线圈本身的电感效应,可同时实现电容、涡流两种模式的检测,弥补单一技术的固有局限性.从双模式检测系统电容效应、检测系统等效电路分析及被测对象参数对阻抗测量影响三个角度对双模式检测技术的工作原理进行了分析,构建了采用平面线圈探头的电容-涡流双模式检测系统,并对玻璃钢和"玻璃钢-金属"混合结构两类典型试块中的表面与隐藏缺陷进行了检测.结果 表明,基于平面线圈电容电感效应的双模式检测技术可同时实现对绝缘材料与导电材料中缺陷的检测,并可根据不同激励频率下的探头响应实现缺陷的区辨,有望满足复合材料修复结构等"绝缘-导电"混合结构的全面检测需求.     

交流电磁场裂纹实时判定与评估方法

交流电磁场检测(ACFM)技术已经广泛用于海洋各类结构物的缺陷检测和评估中。传统的基于特征信号或蝶形图的缺陷判别方法易引起误判且难以实现实时判定与评估。搭建ACFM阵列检测系统,利用B_x能量谱和B_z相位导数阈值算法实时判定裂纹,依据阈值参数对裂纹危险等级进行评估,并开展裂纹检测与评估试验。结果表明:交流电磁场特征信号B_x能量谱可作为裂纹长度评估阈值,特征信号B_z相位在裂纹区域发生明显的翻转;基于能量谱和相位导数阈值的判定方法能够实时判定裂纹;利用阈值参数可对裂纹危险等级进行评估;基于能量谱和相位导数阈值的ACFM检测系统能够实现裂纹的实时定量与定位评估。     

粗糙表面几何形貌特征的分形参数描述

采用分形参数研究表面粗糙度对粗糙表面轮廓几何形貌的影响规律。结合表面粗糙度加工参数和随机抽样方法,模拟得到服从正态分布和预设粗糙度的表面轮廓曲线,根据统计得到的模拟轮廓曲线几何形态共性特征,建立基于平均峰角和平均峰高的等腰三角形轮廓曲线分形模型。采用剖面位形法通过轮廓曲线总长及其相应分形标度获得不同轮廓算术平均偏差下的分形维数,通过幂律拟合得到分形维数与表面粗糙度间的函数关系。在同一表面粗糙度下用数学软件回归得到分形标度与平均峰角的数学表达式,同时建立数学表达式中相关参数与分形维数间的函数关系,最终得到表面粗糙度在0.1-1.6 μm范围内的粗糙表面轮廓几何形貌特征值（平均峰角和平均峰高）的分形参数（分形维数和分形标度）描述公式。     

微观泄漏机理在非API套管接头密封性能评估中的应用

将微观泄漏机理引入非API套管接头密封性能研究,旨在建立表面粗糙度和密封结构加工参数与微观气体泄漏率之间的函数映射关系。通过Monte Carlo随机正态分布抽样公式结合密封表面粗糙度加工参数,模拟得到服从正态分布和预设表面粗糙度值的粗糙表面轮廓曲线,依据不同样本容量和表面粗糙度下平均峰角、平均峰高和三角峰数目/样本容量等轮廓曲线形貌特征统计数据,分析得到模拟曲线几何共性特征。结合弹塑性力学接触理论和计算得到的粗糙表面几何形貌参数,建立具有几何共性特征的高硬度管体层锥体压入低硬度软金属镀层平面简化泄漏模型,将气体泄漏看作不可压缩稳定层流,推导出含有密封面微观几何形貌特征（平均峰角和平均峰高）的气泄漏率计算公式。将与套管接头主密封结构重要加工参数相关的总密封预紧压力代入微观气体泄漏率计算公式,得到适用于非API套管接头密封性能定量评估计算方法。泄漏率实例计算结果表明,不同表面粗糙度对应气体泄漏率相差一个数量级,且加工精度等级越高相差越明显。非API套管接头密封设计和性能评估必须考虑金属机加工表面粗糙度。