压力管道缺陷电磁超声/脉冲涡流复合检测方法研究

针对压力管道内、外壁缺陷快速检测的需求，根据电磁超声/脉冲涡流复合检测原理，研究压力管道深层和表层缺陷同步检测方法。首先，利用有限元仿真软件建立电磁超声/脉冲涡流复合检测模型，研究复合式探头的检测原理；接着，研究深层及表层缺陷对电磁超声/脉冲涡流复合信号的影响规律和信号分离方法；最后，制作电磁超声/脉冲涡流复合式探头实物，并对带有深层和表层缺陷的压力管道试件进行试验测试。试验结果表明：论文研究的复合检测方法能够从管道外部有效检出压力管道外表面宽1 mm、深2 mm裂纹和管道内壁2 mm厚度减薄缺陷，弥补了两种检测技术单独使用时存在缺陷检测盲区的不足，且具有较高的检测精度。该检测方法经过进一步优化有望用于压力管道表层和深层缺陷同步快速检测。     

增强SH波电磁超声传感器信号的方法与实验

电磁超声传感器技术作为一种非接触无损测量方法,可用于恶劣工况的无损检测,尤其是可以实现水平剪切(SH)波的激励和接收。基于磁致伸缩效应的常规SH波电磁超声传感器信号较弱,为得到较强SH信号,改善信噪比,提出了一种增强电磁超声传感器信号的方法。该方法是在主永久磁铁闭合磁路上施加辅助永久磁铁,提高电磁超声线圈下部构件磁化强度,从而增强信号。实验证明:此方法可以使信号得到明显增强,并且有助于提高缺陷检测能力。     

基于磁致伸缩电磁超声导波的钢板焊缝缺陷检测

针对工业现场使用压电超声波检测焊缝缺陷时需使用耦合剂的问题,研究了通过无须耦合剂的基于磁致伸缩电磁超声对薄钢板焊缝中缺陷进行检测的方法,并且针对电磁超声换能效率低、信号微弱的问题,通过仿真优化了回折线圈结构参数,选择了三分裂回折线圈,并探究了导波频率对缺陷检测灵敏度的影响。仿真结果表明:相比于无分裂线圈,选择三分裂回折线圈后激励信号面内位移幅值提高了94.2%,随着导波频率增加,缺陷反射回波幅值表现出先增大再减小的变化规律。实验结果表明:S0模态Lamb波垂直入射焊缝时,焊缝本身产生的回波与缺陷信号相比相对较小,缺陷检测阈值达到1 mm,缺陷定位误差小于2 mm,证明了电磁超声导波具备检测焊缝中毫米级缺陷的能力。     

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。     

电磁层析成像金属探伤传感系统的仿真研究

为对电磁层析成像金属探伤传感系统进行正问题的求解和三维仿真研究,建立了电磁层析成像用于金属探伤的数理模型,并采用有限元电磁仿真软件ANSOFT MAXWELL对金属探伤的环绕式传感阵列进行了三维仿真并分析了激励频率、提离高度、裂纹深度和长度、待测材料的电导率和磁导率等参数对检测结果的影响.仿真结果表明,传感系统的激励频率应设置在500Hz到5KHz之间和提离高度应设置在0.2mm到1mm之间,该仿真分析对实际传感系统的设计以及图像重建算法的开发都具有指导意义.     

电磁超声扭转波检测钢管缺陷的实验研究

扭转模态T(0,1)超声导波具有无频散的特点,便于信号分析与处理。在分析电磁超声扭转波传感器换能原理的基础上,搭建了电磁超声扭转波钢管缺陷检测实验平台,采用350 kHz的T(0,1)模态导波,在Ф25 mm×2800 mm壁厚2.5 mm的钢管上检测出20%壁厚损失的周向平底刻槽与Ф5 mm通孔缺陷,检测信号的信噪比较高。实验结果表明:这种电磁超声扭转波方法可以应用于钢管缺陷检测。     

基于提离点的金属厚度监控系统设计

为了消除因机械振动对金属厚度监控结果造成的影响,采用提离点这个特征量来获得厚度信息。从理论上分析了在一定的提离范围内检测信号仅与金属厚度有关。设计了基于提离点的金属厚度监控系统,利用数字信号处理器（DSP）进行数字信号处理、检测和控制。给出了在开环状态下的测量数据,结果表明：测量误差小于1％。     

三种电磁无损检测方法综述

以材料电磁性能变化为依据,对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法统称为电磁无损检测法,其基本原理是电磁场理论。对传统的涡流检测以及近年来发展起来的交流电磁场检测和电磁层析成像检测等三种方法的原理、系统结构、应用范围等进行了详细介绍,并分析了它们各自的特点,为综合应用和发展这几种电磁无损检测方法提供了一定的参考。     

金属厚度的脉冲涡流无损检测研究

脉冲涡流无损检测技术是一种新的检测技术。通过应用脉冲涡流测量方法,从理论上分析了感应电流与金属厚度之间对应的变化关系,从中得到了感应电流峰值高度、第1次峰值到达时间和穿过零点的时间这3个特征信号。根据这3个特征量,可推测出被测金属和线圈之间距离、被测金属的厚度,误差小于2%。     

超声相控阵探头的模型研究与参数优化

超声相控阵探测技术是在工业无损检测领域具有良好应用前景的新技术。论文介绍了超声相控阵检测的基本原理,对相控阵探头单一阵元模型和多维线性模型进行了仿真对比,证实了多维线性相控阵模型在应用中的优势;进而针对多维线性相控阵结构参数与探测性能的关系进行了仿真研究,基于实验仿真和理论推算给出了探头参数的优化方案,为相控阵探头结构设计奠定了基础。     

超声在机测厚接触力控制方法研究

针对接触式超声在机自动测厚中可靠接触难题,提出了超声探头与被测工件之间接触力控制方法,制定了基于接触力实时反馈的闭环控制策略,建立法向接触力计算模型,设计了接触力调控量向机床位移校正量转化的阻抗模型与接触力滑模变结构控制器,在Simulink环境下对控制模型进行了数值仿真,验证了算法有效性,可实现超声在机测厚中恒定接触力精确跟踪控制。在所研制的测量系统中进行了测量实验,结果表明超声在机扫描测厚接触力控制误差在4N以内,实现了超声在机自动扫描测量过程中的接触状态保持,保证超声传感器输出信号稳定,测厚误差明显减小。     

基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置

应用超声波检测技术进行检测时,通常需对超声波在介质中的传播时间进行精准的测量,为精准测量超声波的传播时间,设计了一套基于ARM的嵌入式超声传播时间测量装置;该装置电路运行稳定,成本低廉,采用多次测量结果取算术平均值的方法以减小随机干扰,采用参比方法放置接收探头以消减电路中电子器件的延时;通过对实验结果进行分析,得出该装置可精准测量超声波在实验试块中的传播时间且满足设计要求,分辨率约为一纳秒。     

超声波避撞预警系统的研究

本文介绍一种用于汽车倒车避撞的超声波无线距离测量系统。系统由下位机与上位机两部分组成,下位机主要由超声波发射电路、超声波接收电路、无线收发模块及单片机组成,上位机由单片机、无线收发模块、显示电路等组成,下位机与上位机之间通过无线收发模块传输信息。文中分析了超声波测距电路的设计方法,叙述了采用无线通信技术实现数据远程传输的设计思路。该系统测量距离方便、灵活、稳定。     

基于ATmega8单片机的超声波测距仪

利用超声波测量距离是一种有效的非接触式测距方法;基于ATmeg嘏单片机的超声波测距仪采用渡越时间法进行超声波掣距,介绍了其硬件及软件设计方案,并对其由温度变化带来的误差进行了补偿;该测距仪比其它单片机控制的超声波测距仪具有更高的性价比,可广泛应用于各种需要测量距离或物位参数的场合。     

一种高精度超声测距方法的研究

本文介绍了一种基于超声波循环反射测量原理的高精度超声测距方法 ,并给出了以单片机为核心的测距系统的组成 .本测量法克服了多次反射法中对回波脉冲个数的限制 ,经温度补偿后测量精度得到了明显改善 .     

高分辨率超声Lamb波频散曲线测量与板厚估计

超声Lamb波在工业无损检测与 评价中具有广阔的应用前景。但受制于超声导波多模式频散与混叠的影响,如何实现高分辨率超声导波的模式分离与频散曲线提取,进而定量分析材料的健康状况一直是研究的热点与难点。本文旨在将现代信号处理中广泛采用的谱估计技术应用于超声Lamb波阵列信号分析,并通过提取频散曲线定量测量板厚度。以经典参数谱估计法中的Yule-Walker法与Burg法为例,实验测量和分析了3 mm,4 mm和 5 mm厚铝板中的宽带多模式Lamb波信号,准确地提取了铝板中的宽带Lamb波频散曲线,并比较了两种经典谱估计方法与二维傅氏变换法的性能,最终实现了铝板厚度估计。     

基于超声波和云测试的油井液面测试系统研究

针对目前油井液面深度测试系统测量范围小、误差大、稳定性低的缺点,提出了基于声波法测动液面原理,利用时间序列分析技术、新息自适应卡尔曼滤波技术来实时检测回波信号,进而实现对油井液面深度的高精度测量和噪声处理;选用FPGA和云测试技术成功实现了油井液面深度测量系统的远程化和网络化;基于云测试的油井液面远程监测系统目前已在油田生产现场通过测试,测试结果表明,系统稳定,算法实时、高效,动液面深度测量误差小,测量精度高,能满足实际工程应用.     

基于冗余方案电磁式漏磁传感器管壁测厚的研究

由于采集和处理快、测量精度较高等优点，漏磁通法检测是输气管道检测的重要方法。但由于在采集信息过程中产生的不确定性，降低了检测可靠性。提出一种基于冗余方式的电磁式漏磁测厚传感器，进行了可靠度分析和有关联实验研究，验证了这种方法的可行性及有效性。在传感器信息融合方面的研究，可望对提高传感器检测效果起到大的促进作用。     

多功能混合料摊铺机料位超声波测量系统设计

采用微控制器P87C591作为主控芯片,研究并设计了一种新型多功能混合料摊铺机的料位超声波测量系统,实现了混合料摊铺厚度的实时检测与控制;该系统采用超声波脉冲回波测量方法测量摊铺料厚度,利用温度传感器DS1624测量环境温度,通过软件对温度引起的测量误差进行补偿;给出了系统的硬件设计和测距软件流程图,实验结果表明:该系统测量精度高,误差小于2 mm,具有较强的实用价值.