基于交变磁场测量技术的裂纹缺陷定量检测仿真分析与实验研究

裂纹缺陷的定量评估是无损检测的一项重要研究内容,本文采用交变磁场测量技术对平板裂纹缺陷进行了检测.在分析交变磁场测量技术原理的基础上,首先在大型电磁仿真软件AN SY S中建立了交变磁场测量模型,包括三组不同参数的裂纹缺陷和检测线圈相互垂直的两种传感器模型,然后用这两种传感器分别对不同缺陷进行了检测,研究了裂纹长度、深度和宽度变化对水平方向和垂直方向检测电压的影响规律,提取出了对长度和深度进行定量的特征量.最后,采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验结果的规律与仿真结论相一致,证明了仿真结果的正确性.从而为裂纹缺陷在实际中的检测和定量提供了借鉴.     

交变磁场测量法在表面裂纹无损检测中的应用

为了分析交变磁场测量法在无损检测中的应用及检测金属表面裂纹长度和深度的影响因素,本文根据交变磁场测量法基本原理,设计了新型的传感器探头和相关硬件电路,可以实现全方位检测金属表面缺陷,抑制噪声并提取缺陷信号的微小变化量。结果表明:探头型号和激励频率对漏磁场的检测影响很大,正交矩形激励线圈方法更方便直观;当霍尔传感器扫过表面裂纹时脉冲漏磁信号急剧降为零后又剧增到最大时,各个深度的表面裂纹信号到峰时间近似呈线性关系,这两个特点能用来对表面缺陷进行定位和定量。     

多层结构缺陷检测中的脉冲涡流磁场测量技术

脉冲涡流技术是一种可以对飞机多层结构中缺陷实施有效检测的方法。交变磁场测量技术是一种精确测量表面裂纹的非接触式无损检测方法。提出了脉冲涡流磁场测量（PECFM）技术,并对其进行了理论分析。在设计了相应传感器的基础上,对多层铝板结构中的缺陷进行了检测实验,实验结果与理论分析相一致。实验证明PECFM技术可以有效地实现多层结构中缺陷的识别与定量检测。可以预见,PECFM技术将会在无损检测领域中发挥很大的作用。     

CNG储气井井筒腐蚀的漏磁检测探索

为了对CNG储气井安全隐患进行有效检测,根据漏磁检测原理,应用ANSYS对CNG储气井井筒漏磁磁场分布进行模拟.仿真结果表明,在合适的磁化参数下可以有效地检测出腐蚀状况.在此基础上,采用交变磁化方式,以锰锌铁氧体作为磁化材料,用霍尔元件阵列检测漏磁信号,加以计算机组成漏磁检测系统.实验结果表明.该系统能够检测出井筒的缺陷,但是精度还需进一步提高.     

地铁列车车钩钩头法兰磁粉聚集原因分析

某地铁列车车钩钩头法兰部位在磁粉探伤过程中发现磁粉聚集现象,通过对磁粉聚集区域切片进行剖面宏观分析、硬度测试、化学成分分析、金相检验、扫描电镜分析以及能谱分析,对磁粉聚集原因进行了分析。结果表明:钧头法兰磁粉聚集区域存在焊接特征,且焊缝中存在气孔、夹渣等焊接缺陷,靠近焊接熔合线的热影响区存在疏松铸造缺陷;在磁粉探伤时,这些缺陷位置会形成漏磁场,使磁粉在漏磁场处聚集,从而形成磁粉聚集。     

钢管漏磁在线检测技术的研究

介绍了钢管漏磁检测的基本原理，对钢管在线漏磁检测系统进行总体设计。分析了漏磁场理论模型和讨论了影响缺陷漏磁信号的一些因素及补偿方法，针对该系统的特点设计了高速数据采集板，借助Windows系统平台，在所研制硬件的基础上，采用多线编程和虚拟设备驱动技术编制了数据采集、分析、状态显示、实时控制等面向对象、多功能模块化的软件，详细叙述了漏磁信号数据分析的方法和过程。这种系统具有检测速度快、数据吞吐量大、效率高、钢管缺陷分辨率高等特点。     

高速钢轨缺陷的漏磁检测及反演

为保障高速铁路行车安全,从铁磁性材料磁化的机理出发,分析漏磁检测的基本原理,介绍漏磁检测技术在钢轨缺陷检测中的应用研究,提出高速钢轨缺陷的漏磁检测方法。采用有限元法建立缺陷漏磁检测模型,分析缺陷漏磁场Bx、By和Bz分量的特点,并针对高速钢轨漏磁检测中缺陷提取相应的特征参数,运用人工神经网络的方法实现漏磁检测缺陷的反演,取得较好的反演结果。     

三峡升船机钢丝绳断丝与磨损检测原理及实现

根据三峡升船机钢丝绳的使用特点，提出了三峡升船机钢丝绳检测的原理与方法，采用周向多回路对钢丝绳轴向励磁，利用漏磁场原理检测钢丝绳断丝，磁桥回路检测钢丝绳磨损量，并实现在一个传感器中对断丝和磨损两种缺陷信息的综合检测。在信号处理方面设计了相应的电路和软件，实现了缺陷的定量分析。     

油气管道缺陷漏磁图像的小波压缩技术研究

针对漏磁信号的特点,提出了基于小波分析的缺陷漏磁图像压缩方案。该方案通过调整正交函数零极点位置来设计小波基函数,利用该函数对图像作小波变换,对获得的各级小波系数用更新的JPEG图像压缩表阈值量化,再用算术编码方案处理量化结果,从而得到压缩的图像。试验结果表明,当压缩比小于30%时,图像压缩引起的失真不会对缺陷分析产生影响。     

隧道磁电阻传感器在钢丝绳无损检测中的应用

基于隧道磁电阻(TMR)传感器的钢丝绳无损检测设计,利用TMR传感器高敏感度、高信噪比的优点,对与钢丝绳材料和结构相似的缺陷钢棒进行检测,通过TMR传感器不同的布局方式对缺陷钢棒的漏磁场进行实验,确定出漏磁场的最佳检测方向和最优提离距离;对实验结果进行理论模型分析,然后利用得到的最优方案对不同直径、存在内外部不同损伤缺陷的钢丝绳进行实例检测,验证TMR传感器对钢丝绳缺陷的识别能力和在钢丝绳无损检测应用中的优势,为钢丝绳无损检测提供一种新的检测技术方法。     

磁轭式磁粉探伤机提升力测量装置的研制

磁粉探伤是一种重要的无损检测方法,在生产实际中得到了广泛应用。磁粉探伤机的性能指标稳定并满足工作要求,是保证其检测结果准确可靠的前提,磁粉探伤机最关键的性能指标就是其磁轭的磁化能力,目前国内常用的磁化能力校验方法是提升力测试法。本文根据磁轭式磁粉探伤机提升力的定义,利用智能传感器和高速数据采集技术,研制出了一种磁粉探伤机提升力测量装置,本装置操作简便,结果直观,不用再使用笨重的提升力测量试块,大大提高了校验效率,取得了良好的社会效益和经济效益。     

基于漏磁原理的火炮零部件裂纹检测装置的设计与实现

为解决火炮零部件上裂纹等缺陷的检测问题,依据漏磁检测原理及缺陷漏磁场偶极子模型,设计了火炮零部件漏磁检测装置并进行了工程化实现.考虑到火炮零部件结构多样性,采用霍尔器件和磁阻传感器设计了多种结构的检测装置;针对漏磁信号中存在干扰信号和系统噪声的问题,采用自适应滤波和MORET-P小波变换技术,进行了信号的预处理.应用结果表明:该装置原理可行,多种结构的检测装置满足了不同火炮零部件的检测需要,自适应滤波和MORET-P小波变换技术较好地剔除了干扰信号和系统噪声,有效提取出缺陷信号.     

超精密大行程麦克斯韦磁阻驱动器磁场建模与推力分析

为了克服大行程麦克斯韦磁阻驱动器在大气隙下漏磁大幅增加、气隙区磁场分布不均匀且非线性强烈等现象导致的磁场和推力解析模型精度较低等问题,利用考虑综合高斯函数的加权漏磁系数的磁路建模方法,改进了磁阻驱动器的三维漏磁分布计算方式,并得到了可准确描述其推力与输入电流函数关系的解析模型,从而为该类驱动器的设计及控制提供重要依据。首先,建立了大行程麦克斯韦磁阻驱动器考虑漏磁前后的工作磁路,分析了永磁偏置磁路的作用及使用永磁偏置结构后仍具有非线性的原因,并利用安培环路定律和磁路的欧姆定律以及磁场的可叠加性,建立了该磁阻驱动器的推力解析模型。然后,为了优化解析模型,提出了基于高斯曲线的加权漏磁系数计算方法,同时利用有限元仿真软件对大行程麦克斯韦磁阻驱动器的三维磁场分布及漏磁系数进行了分析计算,得到了考虑加权漏磁系数的推力解析模型。最后,搭建了大行程麦克斯韦磁阻驱动器推力测试系统,并通过对比优化前后解析模型计算推力与仿真推力和实测推力,验证了解析模型的准确性。结果表明,优化后解析模型的均方根误差仅为优化前的11.1%,其精度得到有效提升;同时,优化后解析模型计算推力与实测推力之间的均方根误差小于0.6 N,精度较高。研究结果对高端微纳制造装备与测量仪器中新型超精密驱动部件的设计有一定意义和参考价值。     

Magnetic Nondestructive Test for Resistance Spot Welds Using Magnetic Flux Penetration and Eddy Current Methods

Resistance spot welding technologies are widely used in industry. A highly reliable monitoring method is needed to effectively weld and create a robust structure. We developed a combined technique using magnetic flux penetration and an eddy current test (ECT). The magnetic measuring system consists of a pair of magnetic probes having an induction coil and detection coil, a lock-in amplifier, a current source, and a personal computer. The magnetic flux penetration through both surfaces at the weld was measured at low frequency. The ECT was performed at each surface with multiple frequencies. The magnetic flux penetration method showed good correlation with the destructive shear test because of the change in permeability due to the formation of the nugget. The ECT method reflected the depth profile of the nugget and was effective for determining a defective product.     

碳素钢在不同应力作用下的漏磁场分布特征

选取45#钢平板缺口试样进行拉伸实验,在线测量各组试样在不同拉伸载荷时的试样表面漏磁场分布;同时利用ANSYS有限元分析软件对各组试样在不同拉伸载荷下的应力分布进行有限元分析,并提取应力分布结果.分析了试样表面漏磁场分布与应力分布之间的关系以及应力对磁记忆信号的影响;在磁记忆特征值提取方面,利用传统的磁场梯度K值可以有效检验应力集中部位,同时本文提出一种新的基于磁记忆信号能量的检测特征值,实验证明可以通过此特征值对试样的安全性做出检测及评估.     

磁通,磁场自动测量系统的自校准方法

利用计算机及数模、模数转换技术,在原有的永磁材料自动控制测量系统基础上,将磁通、磁场两个物理量溯源到电压Ｖ、时间ｔ、长度ｍ三个基本物理量,实现测量系统高精度的自我校准。     

Magnetic Field Stabilization for Magnetically Shielded Volumes by External Field Coils

For highly sensitive magnetic measurements, e.g., a measurement of the neutron electric dipole moment (EDM), the magnetic field has to be stable in time on a level below picoTesla. One of several measures we employ to achieve this uses an external field coil system which can stabilize the ambient external field at a predefined value. Here we report on the construction and characterization of such a system in the magnetic test facility at PSI. The system actively stabilizes the field along the axis of the EDM experiment by means of four coils in a Helmholtz-like configuration. Additional coils serve to compensate for transverse ambient field components. Because of the long integration times in the EDM experiment (about 100 s or more) only slow disturbances have to be corrected for. The performance of the system has been measured using static and moving magnetic sources and suppression factors in excess of 200 have been observed.     

磁卡用转移式磁条的开发

介绍了磁卡基本原理和对磁卡用磁条的要求 ,对 3种类型的磁条性能进行了比较。研制出了转移式磁条 ,其磁性能与进口转移式磁条的磁性能相当 ,矫顽力 2 80～ 36 0Oe ,相对剩余磁通 10 0 %± 5 %。经 2 0 0 0次使用后 ,磁条的读出信号仍大于初始信号的 90 %。     

Factors Affecting Magnetic Flux Leakage Inspection of Tailor-Welded Blanks

The development of a laboratory-based tailor-welded blank (TWB) inspection system using the principles of magnetic flux leakage (MFL) is presented. The effects of variations in inspection system operating parameters are quantified to allow for optimized system performance. The parameters examined include the applied magnetic field strength, inspection scanning velocity, spatial resolution of acquired signals, specimen end effects, and pole piece liftoff. The results indicate that this inspection method is relatively insensitive to operating parameters and is therefore robust.     

Modeling and Experimental Studies on 3D-Magnetic Flux Leakage Testing for Enhanced Flaw Detection in Carbon Steel Plates

ABSTRACT

For enhanced detection of flaws in engineering components using magnetic flux leakage (MFL) technique, measurement of the leakage magnetic field components along the three perpendicular directions is beneficial. This article presents the three dimensional-magnetic flux leakage (3D-MFL) modeling and experimental studies carried out on carbon steel plates. Magnetic dipole model has been used for the prediction of MFL signals and images. Sensitivity of the MFL signals peak amplitudes of tangential (H_X), circumferential (H_Y), and normal (H_Z) components with respect to flaw length, width, depth and lift-off have been studied. A 3D-GMR sensor has been used for simultaneous measurement of all the three components of leakage magnetic fields from surface flaws in 12 mm thick carbon steel plates. The experimental MFL images have been compared with the model predicted MFL images. The sensor has shown the capability to detect and image 0.9 mm deep surface flaws with a signal to noise ratio of 8 dB. Principal component analysis (PCA)-based image fusion has been performed for fusion of the 3D-MFL images to obtain a geometrical profile of the flaws. Study reveals that 3D-GMR enhances the capability for detection of flaws having irregular geometries.