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。     

基于脉冲涡流技术的柔性平面差分探头设计北大核心CSCD

针对涡流探头对导电材料的表面和内部裂纹检测能力的不足,基于脉冲涡流检测技术设计了柔性平面差分探头,结合脉冲涡流检测的宽频谱和柔性平面差分线圈高信噪比的特点,可以在较大提离下检测表面缺陷以及检测更大埋深的内部缺陷。对铝试件表面及内部缺陷检测进行了仿真与试验研究。仿真结果表明柔性平面探头产生的涡流能够有效渗透至试件底部,缺陷造成的涡流扰动产生时间随缺陷深度增加而增大。检测信号的电压峰值大小与峰值时间仍可用于识别缺陷深度,时间剖面曲线的正负相反峰波形信号特征可用于识别裂纹。实验结果表明柔性平面探头能够检测8.55 mm提离下的表面裂纹以及无提离下埋深4.8 mm的内部裂纹。同时,检测电压信号峰值对不同试件的裂纹深度进行定量,仿真与试验结果一致。     

换流变压器阀侧绕组出线区域的电场仿真

换流变压器阀侧引线区域的电场分析是换流变压器绝缘设计的重要课题之一,由于其引线区域形状的特殊性,引线不同区域需采用不同的方法进行电场评估.以某实际工程换流变压器的阀侧绕组引线出线为例,采用了二维电场有限元仿真软件对引线的垂直区域进行俯视图仿真计算,同时与工程经典解析方法进行对比,证明了经典解析方法对引线垂直区域的电场评估符合工程设计要求;采用2D引线弯折旋转模型对比三维电场有限元仿真软件对弯折区域进行电场仿真,并得出相近的结果.研究结论有助于工程电场仿真的设计效率的提高,为后续换流变压器的阀侧引线区域电场仿真提供了参考.     

基于提升小波的闪电瞬态电场信号去噪

针对闪电电磁场变化信号实时采集和处理的需求,在讨论提升小波变换基本原理及特点基础上,提出了基于提升小波变换的闪电电场变化信号去噪方法.采用改进阈值法进行降噪处理,利用C语言进行去噪效果及算法复杂度仿真,与传统小波相比,取得了较好的原始闪电电场变化信号噪声抑制效果,为移植应用到基于ARM构建的闪电电场信号采集处理嵌入式平台做了铺垫.     

混凝土柱内部缺陷的红外热成像无损检测

以含有缺陷的混凝土结构试件为研究对象,运用传热学理论,对热流在试件内部的传递过程进行了仿真分析,获得了试件表面的温度信号.结果表明,缺陷处与完好材料处对应试件表面温度存在着明显差异,红外热成像无损检测技术可用于实现对混凝土内部缺陷的检测.     

电场感应器

本文叙述了动态测量大气电场的感应原理,它采用某种形式的对一个导体的屏蔽和去屏蔽装置,产生的是交变信号。电场感应器由信号感应、参考信号形成、电机驱动三部分组成,对各部分的功能、机械结构、装配时的要求作了较详细的说明。最后简述了用电场感应器组成电场仪的原理框图。     

一种光学电压互感器结构的电场分析

鉴于石英晶体的介电和压电常数温度稳定性好,因瓦合金具有低的热膨胀系数,本文利用石英晶体的逆压电效应和因瓦合金设计了一种光学电压互感器的传感头结构.并用有限元分析软件对该结构正常运行和受到雷击时的电场分布进行了仿真,得到其电位和电场强度分布图,提出了改善电场集聚效应和晶体内外电场分布均匀性的方法,为光学电压互感器的电压等级和测量的稳定性提供了理论依据.     

工业储罐缺陷检测模糊分类器研究

目前工业储罐缺陷检测设备对传感器与测试表面的距离不太敏感，对于校准的要求也非常低，是人工操作员快速检查储罐底板缺陷的一大障碍。基于电场指纹法介绍了一种利用模糊推理系统对原始传感器数据进行分类的方法，用以检测大型液化天然气储罐的缺陷。采用最新的滤波去噪芯片，设计专用信号处理电路，配套相应计算软件，完成特征信号的提取；建立实时测量数据库，并对数据进行动态分析；根据分析结果，生成拟合图。结果表明，所设计的工业储罐缺陷检测模糊分类器达到了预期效果，其工业平台的建立将对石油、天然气行业的增值具有重大意义。     

基于分形理论的摩擦焊超声检测缺陷信号识别

采用超声波探伤仪U1traPAC系统对GH4169高温合金摩擦焊件进行检测,针对缺陷信号特点,提出基于分形理论的摩擦焊超声检测缺陷信号的识别方法.运用一种新的分形维数计算方法一归一化尺度计盒维数法对试件超声回波缺陷信号盒维数进行计算,统计分析出三种缺陷信号盒维数范围.并对结果进行方差分析.分析结果表明,有缺陷信号与无缺陷信号有着各自分形维数区间,且不交叠,据此可用来判断缺陷的有无.该方法对摩擦焊件缺陷信号的分类识别有较好的统计特性.     

红外快速缺陷检测的数值模拟

为了定量研究红外无损检测中缺陷深度和形状的问题,首先对带有内部缺陷的平板试件建立了热传导的物理和数学模型,并对不同深度缺陷的情况进行了仿真分析和理论计算,得出了缺陷深度的理论计算方法;然后在已知缺陷深度的情况下利用ANSYS对内部具有不规则缺陷的试件进行了仿真试验,并采用共轭梯度法来定量计算内部缺陷的形状.研究结果表明...     

电场活化烧结温度场的数值模拟

根据电磁理论及微／纳米尺度热波模型,建立了粉末电场活化烧结过程中温度场-电场耦合控制方程,利用有限元方法对纯钛粉试样电场活化烧结中的热电效应进行了数值模拟,得到电场活化烧结过程中模冲、阴模及试样内的电流密度、焦耳热及温度场分布。结果表明：电场活化烧结过程中存在较大的升温速率和径向温度梯度,电流密度的分布对焦耳热、温度场的分布有较大影响。实测温度值与有限元计算值变化趋势基本一致。     

外加电场作用下双电层电粘度对水润滑特性的影响

根据双电层理论,建立了外电场作用下流体润滑中的双电层引起的电粘度效应的数学模型,并通过组合滑块水润滑试验考察了双电层的电粘度效应对流体润滑性能的影响。结果表明,外加电场作用下,双电层电粘度效应对摩擦因数具有明显影响;当速度较低时,随着外加电压的增加,摩擦因数明显增大;随着速度的增加,摩擦因数增大幅度减小;试验结果同所建立的数学模型相符。     

外加电场对3种陶瓷/金属摩擦副摩擦行为的影响

使用自制面接触往复式滑动摩擦磨损实验机,采用质量百分比浓度为１％的硬脂酸锌水基乳化液作为润滑剂,研究了边界润滑状态下外加直流电场的几处施加方式对３种摩擦副在低速滑动时摩擦行为的影响。实验结果显示,外加电压的存在显示地改变了３种摩擦副的摩擦系数以及摩擦系数曲线的平稳程度,摩擦系数是最大相对增加量和最大相对减少量分别达到２００％和４０％。摩擦系数的改变与外加直流电压的通断是对应的,不同摩擦副对电压接通     

在电场下的超塑变形

介绍在强电场下进行的超塑性拉伸实验，揭示了外加强电场及超塑变形条件对超塑性的影响。实验结果表明，电场降低了材料流动应力和应变硬化指数，提高了拉伸延伸率和应变速率敏感性指数，同时电场使空洞化速率减慢。还介绍了硬铝ＬＹ１２ＣＺ在强电场下超塑变形时的合理工艺参数。     

基于直流-交变电场的单晶硅3D微纳结构制备方法研究

贵金属颗粒辅助化学腐蚀法在制备硅微纳线结构方面具有独特的作用。为了自动控制贵金属颗粒在单晶硅体内的运动方向,提高制备复杂3D硅微纳结构的可能性和结构品质,提出一种基于复合电场的单晶硅3D微纳结构制备方法。设计了直流-交变复合电场模型来研究贵金属颗粒辅助化学腐蚀法的机理,并分析了电场频率对单晶硅微纳结构的影响。设计了外电场控制模型及试验,讨论了电场强度和电场方向对腐蚀效率和腐蚀轨迹的作用规律。微结构观测结果验证了利用电场控制腐蚀加工过程的可行性,得到了优化的电场电流密度和电场频率工作区间,为制备3D硅微纳结构提供了新的试验思路和机理分析途径。     

基于渡越-切伦科夫辐射原理太赫兹横向场频率特性的实验研究

基于渡越-切伦科夫辐射原理,单色飞秒激光脉冲聚焦到空气中形成等离子体进而辐射出径向偏振太赫兹波,径向偏振太赫兹波经过紧聚焦后在焦点处产生太赫兹波横向偏振分量。为了有效调控太赫兹横向分量的频率分布和振幅特性,首先,通过理论分析太赫兹横向场分量在外加电压下的分布规律,给出不同角度的外加电压对太赫兹横向场频率强度的影响。然后,采用对等离子体施加外部电场的方法,得到一个最佳的纵向电场角度产生高强度太赫兹横向偏振分量。对发展太赫兹波特性的基础研究以及太赫兹技术的应用具有重要的参考意义。     

Some aspects of the field evaporation behaviour of GaSb

In-depth analysis of pulsed laser atom probe tomography (APT) data on the field evaporation of the III-V semiconductor material GaSb reveals strong variations in charge states, relative abundances of different cluster ions, multiplicity of detector events and spatial correlation of evaporation events, as a function of the effective electric field at the specimen surface. These variations are discussed in comparison with the behaviour of two different metallic specimen materials, an Al-6XXX series alloy and pure W, studied under closely related experimental conditions in the same atom probe instrument. It is proposed that the complex behaviour of GaSb originates from a combination of spatially correlated evaporation events and the subsequent field induced dissociation of cluster ions, the latter contributing to inaccuracies in the overall atom probe composition determination for this material.     

基于Wi-Fi通信的工频电场测量系统设计

现有的工频电场测量仪通常采用光纤作为数据传输介质,光纤系统结构复杂、成本较高。测量人员手持终端与电场探头之间由光纤连接,无法实现人机分离,给测量带来不便。该文设计了一种基于Wi-Fi通信的工频电场测量系统,通过Wi-Fi无线连接方式实现工频电场测量数据的传输,可避免因测量人员离测量点太近而带来的电场畸变影响,保障现场工频电场测量的准确性。工频电场测量结果可以在现场带有Wi-Fi功能的移动终端上显示,也可以上传至云服务器,供后台工作人员实时监测和分析,实现人机分离以及数据的不间断传输。     

Differential phase contrast (DPC) mapping electric fields: Optimising experimental conditions

DPC in Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) is a valuable method for mapping the electric fields in semiconductor materials. However, optimising the experimental conditions can be challenging. In this paper, we test and compare critical experimental parameters, including the convergence angle, camera length, acceleration voltage, sample configuration, and orientation using a four-quadrant segmented detector and a Si specimen containing layers of different As concentrations. The DPC measurements show a roughly linear correlation with the estimated electric fields, until the field gets close to the detection limitation, which is ∼0.5 mV/nm with a sample thickness of ∼145 nm. These results can help inform which technique to use for different user cases: When the electric field at a planar junction is above ∼0.5 mV/nm, DPC with a segmented detector is practical for electric field mapping. With a planar junction, the DPC signal-to-noise ratio can be increased by increasing the specimen thickness. However, for semiconductor devices with electric fields smaller than ∼0.5 mV/nm, or for devices containing curved junctions, DPC is unreliable and techniques with higher sensitivity will need to be explored, such as 4D STEM using a pixelated detector.     

磁场中轴向变速运动载流梁的参强联合共振

研究磁场环境中轴向变速运动载流梁在简谐激励作用下的参强联合共振问题,应用弹性力学理论、电磁场基本理论以及哈密顿变分原理,得到轴向变速运动载流梁的非线性磁弹性耦合振动方程。利用伽辽金积分法对其进行时间变量和空间变量的离散化,进而运用多尺度法以及坐标变换的方法求得系统主共振-主参数共振的幅频响应方程。通过算例,得到了系统随不同参数变化的幅频响应曲线图、时间历程图、相轨迹图、庞加莱映射图和共振系统的动相平面轨迹图,分析了轴向速度、轴向拉力、磁感应强度、电流密度及强迫激励对系统主共振-主参数共振特性的影响,结果表明系统呈现典型的非线性振动特征和复杂的动力学行为。