三维远场涡流探头的设计与应用研究

设计了一种新型三维远场涡流探头，通过其远场耦合特性确定了合适的屏蔽结构。以油田采油钢管为检测对象，对管壁的对称缺损和不对称缺损进行了对比检测实验，结果表明：新型探头可确定缺损的三维位置，既适用于大管径管道测量，又适用于小管径管道测量，适用性较高。     

管道弯头缺陷检测外置式远场涡流探头设计

远场涡流技术在金属管道的无损检测中应用广泛,但通常需要设备停机以便将探头放入管内。为满足压力管道在役检测的需求,针对其易腐蚀的弯头部位,设计了一种在管外放置的远场涡流探头。首先,应用有限元软件对探头的结构及其激发磁场的效果进行了仿真设计;而后建立了弯头缺陷远场涡流检测仿真模型,分析了内、外壁缺陷深度与检测信号特征量的定量关系;最后搭建试验平台进行了预制缺陷检测试验。结果表明:探头电压信号的相位随缺陷深度的增加而近似线性减小,可用于缺陷深度的定量;内壁缺陷信号的相位减小得更快,利用相位特征量可对仅有外壁或内壁缺陷时的缺陷深度进行定量,而不能对两种缺陷都存在的情况进行定量。     

基于脉冲远场涡流的管道内检测技术

针对传统远场涡流检测方法对铁磁性管道内外壁缺陷灵敏度相同,无法有效区分缺陷在管道内壁还是管道外表面的问题,提出了采用具有丰富频率成分的脉冲激励信号取代传统的远场涡流中正弦信号激励的方法.采用小波去噪方法滤除检测数据中的信号噪声;研究了将检测线圈分别置于近场区、过渡区和远场区时的信号时域特性与管壁伤的关系;进行了针对管道管壁内外相同宽度不同深度缺陷的检测试验,结果表明采用脉冲激励作为激励源并综合运用过渡区的检测信号的幅值和过零时间特征能够有效地区分管壁内外全周向的缺陷.     

远场涡流检测技术及研究现状

本文从电磁场的基本理论出发，建立无场涡流电磁场模型，进而说明远场涡流检测的物理本质。通过对所建模型的有限元数值分析，为远场涡流检测设计提供了理论依据。同时介绍了国内外研究现状应用情况及今后研究动向。     

REAC管束腐蚀失效的远场涡流检测研究

提出了碳钢管束失效的远场涡流检测技术,主要包括远场涡流检测原理、试样制备、检测灵敏度选择和检测仪器及操作条件等。应用于加氢反应流出物空冷器碳钢管束腐蚀失效的现场检测,该方法能快速、有效地实现带翅片碳钢管束的远场无损检测。     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

远场涡流技术在铁磁热交换器管道检测中的应用

本文讨论和分析了一种基于远场涡流原理的磁钢检测系统在铁磁管道检测中的应用面向对象这为进行同相和正交分析提供了Ｘ－Ｙ带状图表和李萨如信号。由于提供了更加便于检测的信号去描述管壁的缺损特征,使得信号分析变得更为方便。     

远场涡流无损检测技术在管道中的应用

远场涡流检测技术在国外发达国家中已充分应用于现场,且收效显著。国内还处于研究认识阶段。本文针对远场涡流检测技术的理论作了分析研究,并在实验室也做了相关的实验,实验结果表明,检测信号的幅值和相位可以反映套管的壁厚信息,检测信号的幅值和相位随管壁厚度成线性关系。     

远场涡流检测技术的研究与应用

针对远场涡流检测技术这一先进科技的理论作了研究分析 ,并阐述了其首次应用在国产首台 60万千瓦机组的高压加热器钢管的质量检验中所取得的良好效果 ,为钢管质量检验提供了良好借鉴。     

飞机紧固件孔周裂纹检测远场涡流传感器设计及优化

飞机多层金属紧固结构作为飞机重要承力部件在连续受地-空-地循环载荷作用,使铆钉、高锁螺栓等紧固件孔周产生应力集中从而萌生疲劳裂纹。传统无损检测方法难以在在役情况下进行检测,而远场涡流检测技术在原理上突破集肤效应限制,对深层隐藏缺陷检测具有巨大优势。设计研发了与传统平面远场涡流传感器结构不同的新型平面远场涡流传感器,采取激励线圈与检测线圈同轴放置,大幅缩小了传感器尺寸,检测线圈位于激励线圈内部,且在检测线圈与激励线圈之间设计有磁场分流结构。通过有限元仿真对激励线圈尺寸、磁场分流结构材料及其组成方式进行系统的分析,得出最优的传感器设计方案。试验结果表明,设计研发的新型远场涡流传感器可以检测埋深4 mm、尺寸为(长×宽×深) 2×0. 2×4 mm的紧固件孔周裂纹,且随着缺陷长度的增大,信号幅值也随之增大。     

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。     

磁力联轴器隔离套涡流场与温度场的数值计算

为了满足永磁磁力联轴器(PMSC)转矩传递过程中的介质无泄漏要求,在PMSC内外转子间增加了隔离套,隔离套处在变化的磁场中,其内部将产生涡流,导致涡流损耗和隔离套的发热问题,采用二维有限元法对PMSC隔离套区域涡流场进行了计算,得到了隔离套内的涡流和涡流损耗。在此基础上结合流体相似理论得到了散热系数,并对所建立的PMSC三维暂态温度场进行了数值计算,分别得到了隔离套内涡流损耗、隔离套平均温度与隔离套材料电阻率及PMSC转速之间的关系曲线,为磁力联轴器的设计提供了参考依据。     

转筒式电涡流缓速器的转筒三维瞬态温度场分析

介绍了转筒式车用电涡流缓速器的结构原理,运用虚拟边界法将内热源进行了简化处理,建立了转筒式电涡流缓速器的转筒三维模型.基于三维有限元模型,提出了电涡流缓速器制动过程中转筒温度场的计算方法.计算与试验结果对比表明,采用三维有限元模型计算能比较精确地反映转筒温度场的分布,且能够有效反映转筒温度的瞬态变化,验证了建立的三维有限元模型及其瞬态温度场计算方法的正确性.     

基于三维磁场测量的脉冲涡流检测探头的设计

为了获取更多的特征信息以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,设计一种新型的脉冲涡流检测探头,该探头包含一个矩形激励线圈和三个用于测量三维磁场分量的感应线圈。利用有限元法建立三维瞬态涡流问题的计算模型,研究当矩形线圈切向放置在平板导体上方时,其尺寸变化对导体内部感应涡流流动模式的影响,在线圈的长、宽和高之比为1:0.625:0.625情况下涡流分布具有如下特征：在线圈正下方的导体区域内,感应涡流同向平行流动且其密度近似相等,这种近似均匀的场分布对缺陷的尺寸和形状变化极为敏感,且十分有利于实现三维场分量的独立测量,因此脉冲涡流检测技术中传统的单维测量方式可扩充为三维检测,有效地增加可用的信息量,试验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维方向上的响应信号可直观地反映缺陷参数的变化,两者结果吻合,证明了新型探头的有效性和实用性。     

基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统

针对含有遮挡区域、深孔及凹槽等特征的多面体或回转体物体,设计了一套基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统,并阐述该套测量系统的结构组成和基本工作原理。首先,基于近景摄影测量技术建立立体定向靶标的6个单元模型,计算靶标各侧面角点在各自单元模型内的坐标,再通过单元模型的链接和光束平差,获取全部角点的精确全局坐标,并将其作为立体定向靶标的全局控制点。然后,设计了利用共面角点辅助定位的探针,仍基于近景摄影测量技术解算出角点和测头在探针坐标系中的精确坐标。最后,利用共面的棋盘格角点与其像平面之间的单应性矩阵,推导全局坐标系、探针坐标系各自与相机坐标系的位姿关系,进而求得探针测头的全局坐标。以量块（量棒）的标准长度作为评价指标,在2m×1.5m的视场范围内测量精度优于0.1mm。测量实验表明,多视场三维视觉测量系统用于具有回转体结构特征的水壶测量,能够获取水壶表面全部区域的点云数据。     

Near field optical microscopy in aqueous solution: implementation and characterization of a vibrating probe

Near field optical microscopy (NSOM) is one of the possible solutions to circumvent the diffraction limit, but the control of the optical probe in solution has been a technical challenge for practical applications. Most recently, it has been shown that the pipette used in the scanning ion conductance microscope can be modified to form a high resolution near field optical probe. When combined with a novel distance modulation mechanism, a robust near field microscope can be constructed for operation in aqueous solution. In this paper, we present technical details of this design and a further characterization of the NSOM system for imaging in solution. Fundamental limitations of this approach in comparison to other systems are also discussed. Based on the current technology, it is concluded that better than 50 nm resolution should be achievable with this technique for fluorescence, as well as fluorescence resonance energy transfer, imaging of biological specimens.