深层缺陷涡流磁芯检测探头的性能优化

为了提高涡流探头对厚壁结构中深裂纹的检测能力,使用数值仿真方法研究了涡流探头的磁芯材料、尺寸、形状以及激励频率、检测线圈位置等参数对涡流渗透深度的影响,分析比较了其中典型参数的影响效果,并基于分析结果对探头性能进行了优化,提出了两类带磁芯的涡流探头,数值仿真结果及实验表明。本文所提出的带磁芯的涡流探头,可有效提高涡流的渗透深度。     

基于涡流线圈提离效应的深裂纹检测方法研究

为了提高涡流探头检测厚壁结构中深裂纹的能力,使用 ANSYS有限元模型研究了圆形和矩形两类涡流激励线圈的 提离效应对涡流渗透深度的影响,发现当线圈轴线和材料表面之间的夹角发生变化时,其所产生的提离效应会对涡流的分布产生较大影响。通过分析材料表面各点处涡流渗透深度的变化情况?发现当矩形线圈倾斜60°时进行激励可在材料中感应出 最大渗透深度的涡流,用于深层缺陷的检测,为了提高深裂纹的检测效果,对矩形线圈的参数进行了优化,进一步提高了探头的性能。     

基于小波变换的轮毂表面裂纹电涡流检测系统

机车车轮轮毂在机车高速运行中容易产生疲劳裂纹,准确的测定裂纹对机车安全运行至关重要,文中提出基于小波变换的轮毂表面裂纹电涡流检测系统;小波分解重构方法应用于检测信号的去噪和滤除干扰,其效果优于传统的电涡流检测信号处理方法,利用此方法可以准确快速的测定轮毂表面裂纹,分辨率可以达到1μm.     

基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器设计

对裂纹缺陷长度和深度进行定量是脉冲涡流无损检测的一项重要内容.提出了一种基于聚磁技术的新型脉冲涡流传感器.采用大型电磁仿真软件ANSYS建立了传统脉冲涡流传感器和新型脉冲涡流传感器的仿真模型,然后对比分析了两者对裂纹缺陷长度定量的结果,仿真分析表明:新型传感器可以实现对裂纹长度的准确定量,同时还能够对裂纹深度进行定量....     

基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识

脉冲涡流检测是一种新兴的无损检测技术,检测方便、成本低、安全性好,适用于对各种材料缺陷进行在线检测。然而,脉冲涡流感应信号强度微弱、识别困难,必须采用比较有效的信号处理方法对信号进行处理。为了提高脉冲涡流检测系统的精度和正确率,在详细分析了脉冲涡流感应信号特性后,提出了一种基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识方法。对几种典型脉冲涡流感应信号的采样数据进行多尺度小波分解,并单支重构各尺度小波系数。利用小波变换对局部信号特征的放大作用以及小波相对熵对信号之间差异的辨识优势,计算各尺度小波能量占所有小波系数能量的权重系数,及原始信号在各频带下的小波能量相对熵,然后根据小波能量相对熵对脉冲涡流感应信号的类别进行信号辨识。理论分析和试验表明,该方法能够有效消除干扰,提高无损检测的精度和正确率。     

管道裂纹远场涡流检测正演模型设计

管道远场涡流裂纹缺陷检测的本质是电磁场反演问题,由于先验约束条件的不足,缺陷尺寸的定量检测成为一个无定解的不适定问题。提出了一种基于BP神经网络学习算法的管道远场涡流检测正演模型的设计方法,通过对轴对称缺陷管道模型的仿真研究,提取出与缺陷尺寸显著相关的关键磁场特征量,实现了从管道裂纹缺陷尺寸空间到磁场信号特征空间的非线性定量映射。经测试,正演模型对远场涡流特征信号具有良好的逼近精度和推广能力,可为管道轴对称裂纹缺陷的定量反演评估提供有效的先验知识和约束条件。     

燃气管道电涡流裂纹检测仿真研究

燃气管道外表面疲劳裂纹是可能导致管道断裂的危害性缺陷.通过有限元仿真与实验研究,研究利用多频涡流检测技术使用柔性阵列式探头检测以4340#钢为材料的管道外壁疲劳缺陷问题.仿真给出不同物理参数的管道涡流分布、磁场分布及其变化.从仿真结果可观察出,管壁涡流疲劳裂纹检测结果并非与输入激励频率成正相关,而是针对不同金属材料具有最优参数.涡流检测提离值与磁场强度成负相关.涡流场的分布及其变化规律与磁场情况类同.据此可知检测管壁疲劳裂纹时依据金属材料选定最优物理参数进行检测可有效提高管壁涡流疲劳裂纹检测质量.实验研究结果与仿真结果一致,并且得出以4340#钢为材料的管壁疲劳裂纹涡流检测最优参数,对于涡流无损检测性能的优化提高具有一定的参考价值.     

基于相空间模糊熵算法的金属缺陷形状辨识

提出了一种多线圈涡流无损检测方法,通过相空间模糊熵算法分析涡流信号复杂度,进而实现对金属微小缺陷形状的辨识.为了从足够的测量信息中获取有效的缺陷特征,设计了多线圈传感器模型.通过仿真实验选取适合的传感器参数和激励模式.采用相空间模糊熵算法,研究不同大小、深度、形状的缺陷对涡流信号复杂度的影响.为了准确提取涡流信号的内在规律,获得对缺陷敏感的信号分析结果,对涡流信号进行相空间重构,并在重构的相空间中计算信号的模糊熵.分析结果表明:随着缺陷体积的增加,模糊熵增大,涡流信号的复杂度增加.根据不同形状缺陷的模糊熵均值分布图,可以实现对孔、洞、裂缝3种缺陷较精确的区分.     

脉冲涡流腐蚀成像阵列传感器应用研究􀀂

脉冲涡流是近几年新发展起来的一种无损检测技术,主要用来对裂纹和腐蚀等缺陷进行定量检测.针对传统的脉冲涡流传感器在腐蚀成像检测中出现的信号变化复杂、特征量难以提取的问题,提出了一种新的斜角式阵列传感器,试验结果表明该传感器具有良好的响应特性,测试精度得到了很大的提高,非常适合应用于对大面积腐蚀的成像检测.     

基于科赫雪花图形激励装置的涡流传感器工作原理分析

首次提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置涡流传感器,对这种传感器的工作原理和物理模型进行了深入的分析,分析表明,基于分形结构激励线圈的涡流传感器,在多处具有涡流叠加效应,随着科赫雪花图形阶次的提高,这种涡流叠加效应越来越明显,分布密度不断增加,可以显著提高涡流传感器激励效果和检测灵敏度,从而提高对微小裂纹缺陷的检测能力.研制了实际装置,通过实验证了这一结论.     

矩形脉冲涡流传感器的缺陷定量检测仿真研究

传统的脉冲涡流传感器由于其结构特点,在实际检测中存在自身激励干扰,使得其对缺陷的检测灵敏度不高。为了提高传感器对缺陷的检测能力,采用矩形传感器对铝板上缺陷进行检测。在分析矩形脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了矩形脉冲涡流传感器检测模型,对矩形激励下方铝板表面涡流分布进行了仿真计算,研究了缺陷对空间三维磁场的扰动规律。仿真结果表明:矩形传感器能够在铝板表面激励出均匀的感应涡流;当有缺陷存在时,提取三维响应信号的幅值为特征量,分析传感器在扫描路径上不同位置检测幅值的变化特征发现,通过3个信号幅值变化的位置和幅值变化的程度可以实现对缺陷长度,宽度和深度进行定量检测。     

钛合金结构疲劳损伤监测实验研究

飞机钛合金结构损伤的监测,对于保证飞行器的安全具有重要的意义。提出了一种涡流阵列传感器,并通过搭建监测系统,进行了TC4钛合金不同宽度裂纹扩展模拟监测实验研究。研究结果表明：当钛合金出现裂纹后,传感器各通道的输出信号与无裂纹的基准信号有较大的变化,并且随着裂纹宽度的增加,输出信号幅值比增大。同时,模拟监测实验研究表明：传感器能够准确地识别和定量监测裂纹,精度达到1mm。     

基于半解析模型的涡流传感器优化设计与实验研究

针对飞机金属螺栓孔连接结构疲劳裂纹的特点与实时监测的需求,提出了一种基于柔性平面的涡流阵列传感器,设计了疲劳裂纹扩展实时监测方案,构建了传感器损伤监测半解析模型,搭建了基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实时监测平台。通过对涡流阵列传感器的仿真和基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实验研究,确定了传感器的监测灵敏度,优化了传感器的特征参数。研究结果表明：传感器基材层阻碍了感应线圈与激励线圈的耦合,基材层应尽量薄。当涡流阵列传感器导电层厚度为0．12—0．18mm,激励线圈的最优宽度为0．8min,感应线圈的最佳厚度为0．5mm时,传感器的损伤监测灵敏度最高。     

花萼状涡流阵列传感器裂纹在线定量识别算法

针对传统涡流检测逆向算法难以满足结构健康监测技术对实时性、在线以及算法复杂性低的要求,介绍了一种花萼状涡流阵列传感器,分析了传感器感应线圈输出信号在裂纹扩展过程中的变化特点和规律,提出了基于裂纹特征在线提取的裂纹在线定量识别算法,并通过304不锈钢和TC-4钛合金的疲劳裂纹在线监测试验对算法的有效性进行了验证。研究表明：采用滑动窗口分析方式,对窗口内数据流进行最小二乘回归和递推最小二乘回归,依据回归参数和阈值可以对裂纹特征进行有效识别,进而实现裂纹的在线定量监测。     

矩形柔性涡流阵列传感器裂纹检测研究

某矩形涡流阵列传感器可对金属结构的裂纹进行定量检测,但使用中往往会受到提离效应的影响。通过建立矩形涡流阵列传感器的有限元模型,分析了传感器对提离距离的响应特性,并搭建裂纹检测试验平台,研究了提离距离对传感器裂纹检测能力的影响。研究表明:矩形涡流阵列传感器对提离效应十分敏感,在裂纹检测过程中应尽量抑制提离效应,同时提离距离的增加会显著地降低传感器的裂纹检测能力,在裂纹检测过程中应尽量减小提离距离。     

基于阵列涡流技术的裂纹特征量研究

阵列涡流传感器能够实现导电材料的大面积高速扫描。不同走向的裂纹对线圈间互感的影响是不同的,因此,测量线圈间的互感能够获得更多的缺陷信息。利用ANSYS软件对横向和纵向裂纹进行了三维有限元仿真,得到了相应的阵列涡流敏感线圈感应电动势幅值变化曲线。仿真结果表明:通过测量线圈间的互感,可以实现对裂纹长度和方向等特征量的检测。     

阳极氧化膜对花萼状涡流阵列传感器裂纹监测的影响

针对飞机铝合金结构件表面具有阳极氧化膜的实际,制备具有不同厚度阳极氧化膜的2A12-T4铝合金试件,搭建疲劳裂纹监测系统,对花萼状涡流阵列传感器的裂纹监测特性进行了研究.研究表明:花萼状涡流阵列传感器可以对具有阳极氧化膜的铝合金结构疲劳裂纹进行有效监测,监测精度为1 mm;但阳极氧化膜的厚度会对花萼状涡流阵列传感器的裂纹监测特性产生显著影响,随着阳极氧化膜厚度的增大,传感器的输出信号幅值增加,裂纹监测能力明显降低.     

基于半解析模型的花萼状涡流传感器损伤监测灵敏度分析

针对金属螺栓连接结构的孔边疲劳裂纹监测需求,介绍了一种具有柔性平面特点的花萼状涡流传感器,构建其损伤监测半解析模型,并通过半解析模型分析激励频率和传感器结构参数对监测灵敏度的影响,最后利用柔性电路板工艺制备出传感器,并进行2A12铝合金中心孔板试样疲劳损伤监测试验验证花萼状涡流传感器的疲劳裂纹监测能力。损伤监测灵敏度分析结果表明在不同提离距离下传感器具有最优灵敏度频率点,且随提离距离的增大,最优灵敏度值减小,最优频率点降低。传感器线圈厚度越小灵敏度越高,且感应线圈与激励线圈之间的水平间距越大则传感器的损伤监测灵敏度越大,而感应线圈与激励线圈宽度比值对传感器的损伤监测灵敏度影响较小。监测试验表明,除第一个通道以外,传感器其它感应通道归一化跨阻抗幅值随疲劳载荷次数变化曲线的拐点对应的即为裂纹扩展到相应通道下方的疲劳载荷次数,而第一个通道的拐点可以初步确定试件的累积损伤起始点。     

基于电容传感器的塑膜厚度检测系统的研究

采用非接触式电容传感器、电涡流传感器组合系统获取检测信号,利用基于LabVIEW软件平台的计算机实现对塑料薄膜进行在线检测的工作原理,整个系统由测试单元、电机驱动单元、数据采集与处理单元组成.由于测试单元采用了电容、电涡流组合传感系统,信号的后续处理由基于LabVIEW软件平台的计算机自动完成,加速了测量过程.采用本系统取代传统的千分尺测量方法,可以使塑料薄膜厚度测量以完全智能的、实时的、非接触的方式进行精确测量.最后,通过比较组合测量系统与千分尺测量的测试结果,证明了该系统具有较高的精度,良好的可靠性与可行性.     

涡流阵列检测修正C扫描成像技术研究

基于涡流阵列无损检测平台和涡流阵列传感器,简单介绍了涡流阵列C扫描成像过程.针对涡流阵列C扫描成像方法中线圈单元点扩展函数卷积效应导致缺陷图像模糊和图像中裂纹位置与实际裂纹所在位置存在位置差等问题,利用涡流阵列特征提取方法和图像分割、边缘提取、细化处理等图像处理方法,提出了可以较为准确反映裂纹位置、长度、方向等特征信息...