基于暂态磁场梯度信号的脉冲涡流无损检测和定量评估技术

脉冲涡流检测技术是目前对多层金属结构实施有效检测和定量评估的无损检测方法之一。传统脉冲涡流检测技术基于电磁感应原理,采用感应线圈或磁场传感器采集暂态磁场信号,以实现对多层金属结构内部缺陷的定位、识别以及量化评估。文章提出一种新型脉冲涡流检测技术,该技术主要基于已在核磁共振成像(MRI)领域得到应用的磁场梯度测量技术,将磁场梯度信号测量与脉冲涡流检测相结合,以实现对多层金属结构脉冲涡流检测灵敏度的提高。基于ETREE解析法,建立了所提方法的理论模型,推导了脉冲涡流检测磁场梯度信号理论表达式。通过仿真和试验,证明了该方法在多层金属结构亚表面材质劣化检测中的优势。     

脉冲涡流检测技术的进展

脉冲涡流检测技术主要用于检测亚表面及多层金属结构缺陷。脉冲激励与金属结构缺陷之间发生相互作用,在探头中引起的瞬态响应信号包含大量的缺陷信息,使之具有快速定量检测缺陷的潜力,但也增加了对响应信号解释的难度。评述了脉冲涡流瞬态响应的计算、提离噪声抑制等方面的国内外研究进展,分析了脉冲涡流检测技术的发展方向。     

飞机多层金属结构脉冲涡流检测提离效应的抑制

探头提离造成的信号畸变是脉冲涡流检测中主要干扰之一。本研究针对飞机多层铆接结构脉冲涡流检测中的提离效应进行抑制,采用一种基于提离数据库的峰值补偿方法对探头提离效应进行了一定程度的抑制。通过线性阵列探头获取提离补偿后的信号峰值,组成幅值矩阵,实现成像检测。对比探头提离的抑制效果,实验结果表明,该方法能够有效地运用于多层金属结构近表面及深层缺陷的提离检测。     

脉冲涡流检测提离效应的抑制方法

脉冲涡流检测中由于探头倾斜或被测对象表面不光滑等原因容易产生提离效应,提离效应严重影响着脉冲涡流无损检测的结果。提出了一种基于差分信号二阶微分零时刻值匹配补偿的方法。首先建立相应的提离参考数据库,然后通过索引二阶微分零时刻值匹配提离参考信号,计算补偿比,利用补偿公式对提离效应进行抑制。通过试验发现,经该方法处理后的有提离差分信号能够与无提离的差分信号可以很好的吻合,消除了提离效应对差分信号的影响。试验结果表明了该方法能够对多层金属结构的内部缺陷检测具有较好的提离抑制效果。     

联合时频分析在脉冲涡流信号识别中的应用

脉冲涡流主要用于对飞机多层结构中出现的腐蚀缺陷进行定量检测.针对实际检测过程中由于探头提离变化和腐蚀缺陷同时存在时的信号难以识别的问题,应用时频分析的方法能同时得出信号随时间和频率变化的特性,为脉冲涡流检测信号提供了一种很好的可视化识别途径.     

基于聚焦探头的带包覆层管道复杂结构部位脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术在带包覆层管道腐蚀缺陷检测中展现出优势而引起广泛关注。本研究设计了一种脉冲涡流聚焦探头,通过有限元仿真与试验,研究其在复杂结构部位中的检测能力。仿真结果显示,设计的脉冲涡流聚焦探头能有效聚集磁场与涡流场能量,有利于对局部缺陷与复杂结构中的缺陷进行检测。通过探究聚焦探头在提离10~50 mm下对管道焊缝及各种尺寸局部缺陷的检测灵敏度,分析其检测能力与提离检测极限,以及在检测过程中的信号特征。结果表明,聚焦探头在提离50 mm下仍能检出尺寸为40 mm×40 mm×1 mm（长×宽×深）的方形局部腐蚀缺陷,焊缝信号的凸起特征、缺陷信号的下凹特征与仿真结果相印证。     

基于脉冲涡流的多层异种金属材料内部缺陷检测

多层异种金属材料被广泛地应用于航空航天、国防、核工业等领域。由于异种金属材料的特殊性、复杂性,其内部容易出现缺陷,这对传统的无损检测技术提出了挑战。为了提高对该结构内部缺陷的检测能力,提出了磁集中脉冲涡流检测技术。通过设计优化涡流探头的结构参数和设计磁屏蔽方法聚集磁场,提高了内部缺陷的检测灵敏度。最后,使用磁集中结构的脉冲涡流探头对不同缺陷大小的多层异种结构试件进行了检测和方法验证,试验结果表明,设计的脉冲涡流检测平台能成功检测多层异种试件中的缺陷。     

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

曲面零件裂纹缺陷脉冲涡流热成像检测的仿真

脉冲涡流无损检测已成为零件表面和亚表面缺陷检测的重要手段之一。文章应用数值仿真方法,在COMSOL平台上模拟研究了复杂曲面零件的裂纹缺陷的脉冲涡流热特性,给出了在脉冲涡流作用下的裂纹缺陷周边温度场分布与变化规律。仿真结果表明,脉冲涡流热成像技术能有效检测复杂曲面零件的裂纹缺陷。研究成果可供检测系统设计作为参考。     

金属亚表面腐蚀缺陷的脉冲调制涡流磁场梯度成像

由于工况复杂,在役金属构件极易产生亚表面腐蚀缺陷,严重影响其安全运行。脉冲调制涡流检测技术是一种新型脉冲涡流检测技术。相较传统脉冲涡流检测技术,其在金属构件缺陷检测和评估中具有优势;将其与磁场梯度测量技术有效结合,探究其在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的成像方法和技术优势。通过有限元分析,发现相较脉冲涡流磁场梯度信号,脉冲调制涡流磁场梯度信号对金属亚表面腐蚀缺陷边缘识别具有更高的灵敏度。并且,搭建了相关试验系统,通过试验验证了仿真分析结论。试验结果表明,脉冲调制涡流磁场梯度检测信号对金属构件亚表面腐蚀缺陷成像具有更高的精度,有利于缺陷的检测。     

基于功率谱密度分析的脉冲涡流缺陷分类法

在巨磁阻脉冲涡流传感器(GMR-PEC)上实现平板导体表面和次表面裂纹缺陷以及孔缺陷进行精确分类。在频率分析基础上,提出了一种新的缺陷特征量——涡流差分响应信号的功率谱密度。由于主成分分析具有良好的降维特性,采用主成分分析结合线性判别分类(PCALDA)和贝叶斯分类(PCA-Bayes)进行缺陷的分类。结果表明,基于新的特征量的分类方法能实现导体表面和次表面的裂纹和孔缺陷的精确分类,在脉冲涡流自动测量领域具有潜在的意义。     

一种预测非晶合金的非晶形成能力新判据

本文提出了一种非晶合金的非晶形成能力(GFA)新判据β',表达式为(Tg/Tx-Tg/T1/η),其中Tg,Tx,T1和η分别为合金的玻璃转变温度、起始晶化温度、液相线温度和常系数.新判据β'的理论基础是非晶形成能力的本质涵义,即GFA不仅表征合金熔体形成非晶的能力,也表征非晶合金在受热条件下的稳定性.采用文献报道的大...     

脉冲涡流技术对飞机结构内层裂纹缺陷的检测识别

如何检测老龄化飞机多层结构中的裂纹缺陷一直是无损检测领域的一个难点。脉冲涡流技术是一种可以对多层结构中缺陷进行有效检测的电磁无损检测技术。理论推导了脉冲涡流渗透深度的公式,得出适当的减小脉冲激励频率与增加占空比有利于检测深层缺陷。设计了实验系统与矩形传感器,对激励信号的频率与占空比进行了优化设计。对多层结构中的内层缺陷进行了实验,并对微弱的检测信号进行了必要的数据处理。实验结果证明脉冲涡流检测技术可以对内层裂纹缺陷进行有效的检测。脉冲涡流技术将会在航空无损检测领域发挥重大的作用。     

Pulse-modulation eddy current inspection of subsurface corrosion in conductive structures

Due to corrosive and hostile environment, in-service conductive structures are prone to subsurface corrosion which has posed a severe threat to structural integrity and safety. Although Pulsed eddy current testing (PEC) has been found advantageous over other Electromagnetic Non-destructive Evaluation (ENDE) techniques particularly in detection and characterisation of subsurface defects in conductive structures, it is subject to technical drawbacks. In light of this, in this paper, Pulse-modulation eddy current technique (PMEC) is proposed in an effort to enhance the inspection sensitivity to subsurface corrosion and quality of corrosion imaging. Closed-form expressions of PMEC responses to subsurface corrosion are formulated via the Extended Truncated Region Eigenfunction Expansion (ETREE) modelling. A series of simulations are subsequently conducted to analyse the characteristics of PMEC signals and inspection sensitivity. Following this, experiments of PMEC for evaluation and imaging of subsurface corrosion are carried out. Through theoretical and experimental investigation, it has been found that PMEC is advantageous over PEC in terms of evaluation sensitivity and quality of corrosion imaging.     

一种基于DDS技术的脉冲涡流信号源的实现

脉冲涡流检测技术是近几年新兴的无损检测方法。与传统涡流检测法不同,它以一定占空比的方波脉冲为激励,此信号经过傅里叶变换可分解为无限多个谐波分量之和,所以在采集的磁场信号中含有更多信息。根据脉冲涡流检测法自身的特点,基于DDS技术,设计了一种参数可调式脉冲波形发生器。通过试验验证,此波形发生器性能稳定、参数设置方便,能满足涡流检测系统激励信号的要求,有很好的推广应用价值。     

多频涡流裂纹重构方法及其在金属夹芯板焊部裂纹定量检测中的应用

金属栅格夹芯板是近年来出现的一种新型多功能材料,在航天航空、舰船和铁路运输等方面具有广阔应用前景。夹芯板焊接部位若出现裂纹损伤将会对材料的力学性能和结构的安全性产生极大影响。目前尚无完善的金属栅格夹芯板定量无损检测方法。利用涡流检测技术,对夹芯板焊接部位裂纹定量检测进行了理论和试验研究,提出了一种基于多频检测信号进行裂纹重构的反问题方法。通过对十字涡流检测探头所得焊部检测信号进行反演,证实了多频涡流检测裂纹重构方法对夹芯板焊部裂纹定量检测的有效性。     

Hidden defect recognition based on the improved ensemble empirical decomposition method and pulsed eddy current testing

This article presents a new approach for recognizing hidden defects in conductive structures based on the improved ensemble empirical decomposition (IEEMD) and the pulsed eddy current (PEC) testing technique. First, the ensemble empirical mode decomposition (EEMD) method is improved in terms of envelope fitting, end effects and false components. Then, feature vector composed of the principal marginal spectrum peaks are extracted by the help of Hilbert weighted frequencies and characteristic frequencies. It has been verified by simulation signals that the IEEMD method can obtain more accurate intrinsic mode function components (IMFs). The proposed feature extraction method may recognize various hidden defect in the rail specimen with satisfying accuracy and robustness to such disturbances as noise and liftoff.     

铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟

电磁超声无损检测由于具有无需耦合剂、检测速度快、效率高等优点而被应用于众多工程领域。文章研究了碳素钢电磁超声无损检测数值模拟中的重点问题——磁性材料内部磁场分布的数值模拟方法。以麦克斯韦方程组为理论基础,基于等效磁极化法开发了铁磁材料内部的磁化强度计算方法和程序。数值模拟中采用有限元-边界元混合方法,并采用等效电流模型计算永磁体磁场分布,以实现铁磁性材料内部三维静态磁场数值模拟。通过对数值模拟结果的分析及与ANSYS计算结果进行比对,验证了方法的有效性。     

复合材料电磁无损检测

各种复合材料广泛地使用于现代工业生产中。由于复合材料的复杂性,常规无损检测技术往往不再适用。对基于亚毫米波技术的复合材料检测技术作介绍。给出了有限元模型,并提出了基于简单信号处理算法的重构技术。