基于磁记忆技术的高温蒸汽管道无损检测

为了确保电厂高温蒸汽管道的安全运行,使用一种基于磁记忆的无损检测技术对高温蒸汽管道的缺陷及其位置进行早期诊断。首先,使用TSC-1M-4磁记忆检测仪检测45号钢试件,分析了试件漏磁场梯度曲线的分布特征;然后,检测电厂在役的主蒸汽管道,根据漏磁场梯度曲线的分布特征确定了管道的应力集中区;最后,用MM-system软件分析曲线的梯度K和最大超调量m值,判断管道的应力集中区是否构成缺陷。结果表明：高温蒸汽管道磁记忆信号的梯度曲线可以反映应力集中的位置,分析磁记忆信号曲线的梯度K和最大超调量m值,可以判断应力集中区域是否构成缺陷。     

一种磁记忆检测定量分析的新方法

金属磁记忆检测技术是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法.磁记忆效应的特征是应力集中部位表面的漏磁场的切向分量最大、法向分量存在过零现象.在目前的研究工作中,研究方法主要是以测量磁记忆法向信号过零点位置来判断应力集中,从而割裂了切向与法向之间内在的关系.探讨了采用法向切向联合检测的方法,利用一种新型的磁阻传感器HMC1002,设计组装了高精度的二维弱磁场测量传感器.通过对拉伸试件进行2种方法检测的对比实验,结果表明,此方法比单一的法向磁场分量过零值点的检测更有效,可望在磁记忆检测定量分析研究中有很好的实际应用价值.     

金属管道裂纹的磁记忆检测研究

提出采用裂纹区的应力场和应力-磁场理论来解释磁记忆检测原理,并通过采用磁偶极子模型来实现裂纹长度的定量化研究;对各种不同管道裂纹进行磁记忆检测,再对其磁记忆信号特征进行分析、研究。检测分析结果表明:裂纹尖端处应力集中且磁场出现最大值,磁场强度的法向分量也达最大值;而在裂纹中部附近,磁场强度的切向分量出现最大值,法向分量具有过零点特征。裂纹长度与磁记忆切向分量信号梯度峰值之间的距离和法向分量信号的波峰和波谷之间的距离近似成正比例关系。根据这一现象,给出了一个具有较好计算精度的确定裂纹长度的计算表达式,并用实验结果进行了验证。     

基于Kp微扰算法的磁场中MMM信号特征的研究

金属磁记忆(MMM)法可以对铁磁性金属构件微观损伤区域进行早期预判和评估,但是磁记忆信号很容易受到外界强磁场的干扰,给检测结果带来偏差。为研究磁场强度对磁记忆信号的影响规律,采用Kp微扰算法,在K空间,通过有效玻尔磁子数p建立多元超原胞磁力学模型,计算在外界磁场作用下,磁力学定量变化关系。研究结果表明,在外界磁场作用下,电子轨道运动增强,晶格结构发生畸变,原子磁矩增大。当磁场较小时,磁记忆信号随外界磁场强度增大而线性增大;当磁场强度达到临界值时,原子磁矩近似等于独立原子的磁矩,磁记忆信号趋于定值;当磁场强度大于临界值以后,应力集中区的磁记忆信号将被磁场覆盖。磁记忆检测实验结果与理论分析结果具有很好的一致性。     

基于迭代补偿的纳米粒子磁化信号检测方法研究

磁粒子成像是一种无创成像技术,通过检测磁粒子示踪剂磁化信号,表征其浓度分布图像。在实际检测中,检测线圈的感应信号包含激励磁场信号与磁性纳米粒子磁化信号。将激励信号从感应电压中去除,获取粒子信号是磁性粒子成像信号检测需要解决的关键问题。针对磁性纳米粒子成像信号检测中激励磁场耦合消除方法进行研究,设计平面梯度检测线圈,并提出迭代补偿控制方法,消除激励磁场耦合,实现磁性纳米粒子磁化信号检测。仿真计算与实验测量的结果表明,对于不同检测模型,所提出的检测方法均可以完成粒子信号检测。该方法获得的粒子信号的信噪比是原有信号消去检测方法的2.2倍,与滤波方法相比信噪比提高到1.3倍,激励磁场耦合衰减可达到34 dB。     

压力对管道缺陷磁记忆信号的影响分析

为了分析利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测的可行性,需要分析压力对管道缺陷磁记忆信号的影响。在J-A力磁耦合模型基础上得出相对磁导率与应力的数值关系,在Ansys软件中导入相对磁导率与应力的关系进行力学与静磁学联合仿真。研究结果表明:缺陷磁记忆信号有两个特点——径向磁场产生最小值到最大值的突变,轴向磁场出现最大值。在压力作用下管道内部背景磁场减小,缺陷磁记忆信号随着压力增大先减小后保持不变,可以利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测。     

电站铁磁构件的磁记忆检测

介绍了一种对铁磁构件进行早期诊断的无损检测新技术，分析了铁磁构件在有、无外应力情况下的能量变化，应用带磁偶极子模型等效受力构件的磁畴定向排列，计算得出了构件应力集中区的漏磁场分布。并以电站锅炉管座角焊缝为例，在对其残余应力进行了有限元分析的基础上，作了磁记忆检测。理论分析与试验结果表明，磁记忆检测技术适用于电站锅炉及压力容器管道的检测，可望在实际工程中得到推广应用。     

交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征分析

研究焊接缺陷磁光成像检测方法,基于法拉第旋转效应,分析交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征与漏磁场之间的关系。建立焊接缺陷的三维有限元模型,对不同类型和宽度的焊接缺陷漏磁场分布进行模拟,并在交变磁场激励下对不同焊接缺陷进行磁光成像无损检测试验,通过试验验证了焊接缺陷检测模型的有效性。研究结果表明,漏磁场分布与缺陷的类型和宽度密切相关,随着宽度增大,缺陷漏磁场的磁感应强度垂直分量亦增大;在相同宽度下,未熔合、表面裂纹、亚表面裂纹和无缺陷磁光图像灰度峰谷差值呈递减趋势,磁光图像灰度值可与漏磁场强度相匹配;所建焊接缺陷模型和磁光成像试验能有效地描述不同焊接缺陷对漏磁信号和图像灰度值分布的影响,有助于提高焊接缺陷检测和质量评估。     

助基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明：磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

长输油气管道弱磁应力内检测技术

应力集中是导致油气管道发生破坏的重要原因,它的存在给管道的安全运行带来风险。针对油气管道的应力在线检测及风险评价,提出弱磁应力内检测技术。对弱磁信号产生的原因进行分析,利用基于第一性原理的材料仿真软件对铁磁材料在受力过程中的弱磁效应进行计算。提出管道差异运行压力下二次弱磁内检测法,给出油气管道应力集中程度的评价方法。自主研发高精度弱磁应力内检测装置并在实际管道中进行应用,实现长输管道应力集中的在线内检测及风险评价。利用各种检测手段对检测结果进行现场验证。结果表明:弱磁信号的产生与应力及其损伤状态直接相关。应力作用根本上导致原子磁矩变化,宏观表现为弱磁信号随应力的变化而变化。管道差异运行压力二次弱磁内检测可以准确评价管道应力集中风险程度。工程实际应用及开挖验证表明了管道弱磁应力内检测技术的可行性及有效性。     

基于强化磁记忆的铁磁构件应力检测方法研究

磁记忆检测方法可快速检测铁磁构件应力集中区域,对其早期损伤进行及时诊断。针对磁记忆信号为地磁场激励条件下的弱磁信号,容易受周围环境噪声干扰的问题,提出采用加强外磁场激励来强化有用磁记忆信号,抑制干扰因素的不利影响。实验结果表明,该方法可以有效突出磁信号,提高检测系统的灵敏度,为磁记忆检测技术的工程推广应用奠定了一定基础。     

基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明:磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

基于磁场梯度测量的磁记忆试验

金属磁记忆检测是无损检测领域的新技术。为探索以磁场梯度为判据的磁记忆检测方法,采用自制的专用磁场梯度检测仪,在地磁场环境对棒状低碳钢进行拉伸试验。结果显示磁场梯度与应力的关系随测量方法不同有很大差异。当将试件原位放置在拉伸机上测量时,磁场梯度与应力之间没有确定的关系;当将试件从拉伸机上取下测量时,磁场梯度与近期曾经受到的最大应力成线性关系。通过测量铁磁性构件表面的磁场梯度,为非破坏性测量应力提供新途径。另外,磁记忆信号会随试件取下后搁置时间而逐渐减弱的事实,表明用金属磁记忆技术检测应力集中具有时效性。     

心脏磁场强度检测信号的频域空间滤波法

目前，与人体无接触的多通道高温超导量子干涉器能够记录人体心脏表面的磁场强度，在发达国家，相关技术已经被用于临床诊断心肌缺血等疾病。本文利用心脏麟场单磁偶极子模型研究了心脏磁场强度捡测信号的频域空间滤波法。由于心脏磁场呈空间分布，对心脏表面多通道检测信号整体滤波可以参考相关信息。我们用心脏磁场模型的数据分别加5％，10％和20％的高斯白噪声来模拟爱环境噪声影响的检测数据。基于二维频域变换的思想，对心磁信号按行和列进行了空间滤波，并通过数字仿真，计算和比较了滤波前后心磁信号的信噪比（SNR）与拟和优度（GOF），从而验证了这种信号预处理方法的有效性。     

基于RBF神经网络的心磁图插值问题

心磁图是根据人体心脏微弱磁场测量信号计算得到的医学图像。它反映了人体心脏的电活动，可以给医生提供诊断心脏疾病的信息。为了提高心磁图成像精度，通常需要对心磁检测信号进行插值预处理。本文提出了一种基于RBF神经网络模型的心磁数据插值方法，数值仿真的结果证明，RBF神经网络插值方法比线性插值、BP神经网络插值的精度高，接近三次样条插值的结果。     

漏磁信号增强算法研究

对漏磁信号进行增强处理以提高其信噪比是实现漏磁数据智能分析的重要前提。漏磁信号中同时包含低频和高频噪声,直接进行处理往往会产生较高的错误率。从无限长矩形凹槽的磁偶极子模型中发现,漏磁场的切向分量和法向分量的原函数和一阶导数具有较强的交叉相关性。于是,利用这种交叉相关性,提出将漏磁场磁感应强度切向分量和法向分量融合的漏磁信号增强算法,对检测目标位置的信号进行增强,同时对其余位置的噪声进行抑制,从而提高漏磁信号的信噪比。利用牵拉实验数据和在役管道漏磁内检测数据对算法进行了初步验证和推广。最后,从在役管道漏磁内检测数据中收集了若干样本,并提出适合于漏磁信号的信号质量评估方法,对所提增强算法进行量化评估。实验结果显示,几乎所有样本的信号质量均得到了提高,大多数样本得到了不小于10 dB的提高。     

基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别

金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量-总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。     

基于力磁耦合型的管道电磁应力检测解析模型研究

针对管道应力检测和定量化研究,提出一种基于电磁检测原理的管道应力检测方法。本文以J-A模型为基础,采用分子电流理论建立了管道力磁耦合模型,结合非磁滞条件下铁磁材料磁化曲线,利用管道力磁耦合模型解析计算了磁化方向上外磁场和应力对管壁表面磁场的影响规律,并进行了系统性实验研究。研究结果表明,随应力强度的增加,磁化方向上管道电磁应力检测信号呈现先增大后减小的变化趋势(变化方向翻转),翻转点前后均呈线性关系,但磁场信号变化速率改变,磁力学敏感度发生变化;随着外磁场的增加,在磁化曲线处于磁饱和(磁场强度大于20 KA/m)时,应力对铁磁材料磁化强度影响较小,磁场强度约为5 000 A/m时,应力对磁化强度影响较为显著。     

高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷定位方法研究

管道内外壁缺陷的有效区分是对缺陷进行有效量化的前提,提出一种基于动生涡流的高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷的定位区分方法,利用涡流磁场与外磁场的耦合作用时内外壁磁场信号的变化差异特征区分缺陷位置。首先建立高速漏磁检测数学模型,分析了涡流分布特点以及涡流磁场与外磁场耦合作用规律,利用有限元方法计算分析不同位置时,耦合作用规律对管道内外壁磁化状态影响及内外壁缺陷漏磁场信号差异特征;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度、不同检测位置处钢管内外壁缺陷区分效果进行实验研究。结果表明,接近磁化线圈位置时,管壁内产生的涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相同、与管道内壁磁场方向相反,在离开磁化线圈位置时,涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相反、与管道内壁磁场方向相同;不同检测位置处,管壁磁场变化规律相反,且速度越快,磁化状态影响受影响程度越大,内外壁漏磁场信号差异特征越明显,高速检测时可有效对管道内外壁缺陷进行定位区分,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

一种滤除心磁信号噪声的数学形态滤波方法

用通过检测人体心脏磁场信号得到的心磁图来诊断心脏疾病是目前医学界的一种新方法。心磁信号在测量过程中往往会引入各种噪声，这将影响对心磁信号的进一步分析和计算。因此，去除噪声是心磁信号处理中的一个关键环节。本文采用数学形态滤波方法中的开、闭运算，构造了一种开-闭和闭-开的平均组合来滤除心磁信号的噪声，通过与自适应滤波方法的比较，仿真结果表明，该方法能取得较好的滤波效果。