基于两半式涡流线圈和巡线机器人的高压输电线在线检测系统

设计了一种新型的两半式涡流探头,结合线上机器人巡查机构,用于高压输电线的在线无损检测,涡流探头由两半共4个扇形线圈绕组组成。设计了基于涡流检测和机器人技术的检测系统硬件平台,阐述了涡流探头用于输电线外层铝绞线缺陷检测的工作方式,探头传感信号通过锁相放大器提取。为了提高信噪比,采用了小波变换的方法对信号中噪声予以去除。通过对3种激励频率下检测信号值的比较,得出两半式涡流探头用于输电线在线检测的灵敏度随频率增加而改善。     

旋翼振动监测信号的演化分析与损伤跟踪方法

基于非线性涡流(nonlinear eddy current,简称NEC)检测技术搭建了实验系统,对Q195碳素钢和304奥氏体不锈钢两种常用核电结构材料的塑性损伤程度进行无损定量评价研究。发现材料的塑性损伤程度与非线性涡流检测信号频谱图中基频幅值、三次谐波幅值存在一定线性关系。不同材料的线性关系存在差异,Q195碳素钢的检测信号随损伤程度增大而下降,304奥氏体不锈钢的检测信号随损伤程度增大而上升。通过开发实验系统、进行塑性变形导入和非线性涡流检测实验,分析检测信号与塑性变形程度的相关性,发现检测信号中基波幅值及三次谐波幅值与检测试件的塑性变形程度具有良好相关性,验证了本研究方法对两种典型核电结构材料塑性变形无损定量评价的有效性与可行性。     

基于非线性涡流的结构材料塑性损伤评价

基于非线性涡流(nonlinear eddy current,简称NEC)检测技术搭建了实验系统,对Q195碳素钢和304奥氏体不锈钢两种常用核电结构材料的塑性损伤程度进行无损定量评价研究。发现材料的塑性损伤程度与非线性涡流检测信号频谱图中基频幅值、三次谐波幅值存在一定线性关系。不同材料的线性关系存在差异,Q195碳素钢的检测信号随损伤程度增大而下降,304奥氏体不锈钢的检测信号随损伤程度增大而上升。通过开发实验系统、进行塑性变形导入和非线性涡流检测实验,分析检测信号与塑性变形程度的相关性,发现检测信号中基波幅值及三次谐波幅值与检测试件的塑性变形程度具有良好相关性,验证了本研究方法对两种典型核电结构材料塑性变形无损定量评价的有效性与可行性。     

基于非线性涡流的结构材料塑性损伤评价

基于非线性涡流(nonlinear eddy current,简称NEC)检测技术搭建了实验系统,对Q195碳素钢和304奥氏体不锈钢两种常用核电结构材料的塑性损伤程度进行无损定量评价研究。发现材料的塑性损伤程度与非线性涡流检测信号频谱图中基频幅值、三次谐波幅值存在一定线性关系。不同材料的线性关系存在差异,Q195碳素钢的检测信号随损伤程度增大而下降,304奥氏体不锈钢的检测信号随损伤程度增大而上升。通过开发实验系统、进行塑性变形导入和非线性涡流检测实验,分析检测信号与塑性变形程度的相关性,发现检测信号中基波幅值及三次谐波幅值与检测试件的塑性变形程度具有良好相关性,验证了本研究方法对两种典型核电结构材料塑性变形无损定量评价的有效性与可行性。     

基于DDS技术的模块化多频涡流检测系统设计

多频涡流检测技术能有效地抑制无损检测过程中的干扰因素,提高检测的分辨率和可靠性.DDS技术是频率合成的新技术,因此,在对多频涡流检测系统进行模块化划分的基础上,设计了基于DDS技术设计信号发生模块,基于VCVS的有源带通滤波模块和模拟正交锁定放大模块等,系统整体具有易于集成和重构的特点.实验结果证明:该系统工作稳定,可用于100 Hz～1 MHz范围内的多频涡流无损检测.     

铆接结构缺陷检测中远场涡流传感器的优化设计

飞机机身多层铆接结构厚度较大,结构复杂,传统无损检测方法难以用于对其进行外场检测。远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,可穿透较大厚度的被测试件,对铆接结构中缺陷的检测具有潜在优势。为在铆接结构中实现远场涡流效应,从信号增强与磁场抑制两方面入手,设计一种新型平板远场涡流传感器。信号增强方面,给激励线圈加装磁路来聚集和引导磁场,从而增强间接耦合磁场;磁场抑制方面,在激励线圈与检测线圈之间加装磁场抑制单元来抑制直接耦合磁场。通过信号增强与磁场抑制的共同作用,从而在铆接结中实现远场涡流效应。围绕传感器设计这个核心,对信号增强单元以及磁场抑制单元的尺寸形状、材料组成进行仿真研究,综合得出最优的传感器设计方案。仿真与试验的结果验证了将远场涡流检测技术应用于铆接结构中缺陷检测的可行性。     

一种钢丝绳断丝无损定量检测方法木

钢丝绳已广泛应用于电梯、起重机械、客运索道等相关行业,由其断丝、磨损等缺陷所引起的安全问题备受人们关注.采用低频透射式电涡流检测方法,设计一个探头沿径向对称布置的可调整式环形涡流探伤装置,克服了提离效应、边缘效应以及集肤效应对检测系统的影响.选取感应信号相对于激励信号的峰-峰值差和相位差作为特征量,采用数字式峰-峰值算法和占空比原理计算信号特征量.针对钢丝绳电涡流无损定量检测系统,采用断丝数量和断丝位置表征断丝缺陷,建立断丝缺陷与特征量、传感器参数、钢丝绳特性以及后两者间相对关系的广义甬数模型,通过最小二乘拟合法确定系统函数模型,结合空间等间隔采样技术定量分析断丝缺陷,并探讨了此检测系统相关参数的确定.设计了一套以计算机为核心的无损检测系统,针对自制钢丝绳进行实验研究.实验结果表明特征量确定合理、提取方法合适、广义函数模型有效、系统总体方案可行,为钢丝绳电涡流无损定量检测系统的实现和推广奠定了基础.     

数字移相相敏检波在涡流无损探伤的应用

涡流检测线圈的阻抗信号包括缺陷信号和干扰信号,缺陷信号和干扰信号存在一定的相位差,本文介绍数字移相相敏检波在涡流无损探伤的应用,使涡流无损探伤实现程序化、数字化.     

多频涡流的谱分析和缺陷分类技术研究

多频涡流检测技术是一项重要的无损检测技术,它可以有效地实现多参数检测和干扰抑制.针对普通单频涡流检测方法只能实现缺陷检测而难以实现缺陷分类的问题,提出一种采用线性调频信号激励涡流传感器和检测信号谱分析的多频涡流检测方法.该方法采用线性调频信号激励位于交流电桥中的线圈涡流传感器,放大和采集桥路输出信号进行谱分析来识别缺陷的特征.根据谱图能量的变化,可以检测出缺陷;同时,为了有效地实现缺陷分类,提出一种新的称为"谱图重心偏移"的缺陷分类方法.与传统多频涡流检测方法相比较,该方法具有检测时间短和系统成本低等优点.理论分析和试验结果相一致,验证了所采用方法的正确性.     

基于小波分析的脉冲涡流/电磁超声复合无损检测方法

为了有效利用电磁超声中的脉冲涡流信号,实现电磁超声、脉冲涡流检测方法对缺陷检测的优缺互补,提出了一种基于小波分析的脉冲涡流/电磁超声复合无损检测方法,并结合数值仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

矩形脉冲涡流传感器的三维磁场量与缺陷定量评估

脉冲涡流是一种有效的电磁无损检测技术。基于脉冲涡流检测原理设计了脉冲涡流检测系统,并对矩形脉冲涡流传感器的三维磁场量进行了研究。分别在传感器的不同走向下,使用三维检测传感器获得了三维磁场量的Bx、By与Bz曲线。在传感器的不同走向下,提出使用三维蝶形图对缺陷进行检测识别。对三维信号进行特征分析后,分别在不同走向下,通过Bz曲线评估缺陷的深度。通过By与Bz曲线的特征可以测量缺陷的长度。为进一步实现飞机机身缺陷的成像检测提供了有价值的参考。     

孔边裂纹的旋转涡流检测

将调幅旋转涡流检测技术用于叶片气膜孔边任意方向裂纹的无损检测。首先,开发了调幅旋转涡流检测信号数值模拟方法和程序,计算结果表明调幅旋转涡流方法可有效检测孔边裂纹。其次,开发了旋转涡流检测探头和检测实验系统,对含孔边裂纹的气膜孔模拟试件进行了检测实验。检测实验与理论分析的结果一致,验证了所提数值模拟方法和调幅旋转涡流检测技术对孔边裂纹检测的有效性。     

石油钻采设备关键零部件无损检测技术

为实现对石油钻采设备关键零部件缺陷问题的非破坏性检测，开展对无损检测技术的设计研究。根据无损检测需要，选择超声波探头与无损检测耦合剂；选择将1MHz及以上的谐波作为单脉冲信号类型，生成石油钻采设备关键零部件超声波无损检测信号；针对检测过程中的波形变化及产生的信号数据，通过计算确定关键零部件裂纹位置与裂纹宽度。通过实例应用证明，新的检测技术可以实现对石油钻采设备关键零部件裂纹损伤的准确检测，测试结果与实际情况一致，检测时不会损坏零件，满足无损检测的需求。     

电容-涡流双模式一体化探头检测性能影响因素研究

电容-涡流双模式一体化无损检测方法,可结合绝缘体检测中的电容检测技术与导体检测中的涡流检测技术的优势,满足玻纤复合材料修复结构等"绝缘-导电"混合结构的全面检测需求。对双模式一体化检测技术的电容与涡流模式原理分别进行了分析,识别双模式一体化探头检测性能影响因素,对激励信号频率、提离距离、探头扫描方向及线圈参数对检测性能的影响进行了试验研究,以检测特征信号变化率曲线中目标缺陷中心位置处的标准变化率为量化指标,直观表征各因素对检测性能的影响方式与程度。结果表明,试验条件与探头设计参数对各模式检测性能影响规律不同,其中提离距离与线圈参数影响较为显著。通过对各因素影响规律的综合考虑,有望实现检测性能提升并指导探头优化设计。     

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。     

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。     

基于提离点的脉冲涡流测厚研究

脉冲涡流检测技术(PEC)是近年来发展起来的一种新的无损检测技术,与传统涡流检测技术相比具有频谱宽、信息丰富等优点,但检测中依然受到提离效应的干扰.本文围绕脉冲涡流在非磁性金属厚度测量中提离效应的干扰问题,通过引入提离点来分析脉冲涡流信号,以达到利用提离效应的目的.从仿真计算与实验结果来看,在一定提离范围内,应用提离点信息进行金属厚度测量效果较好,可以实现精确测量.     

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。     

电磁导波与脉冲涡流检测仪

针对导波检测管道存在盲区的问题,利用电磁导波和脉冲涡流的复合方法检测管道。根据电磁导波和脉冲涡流检测原理确定检测方案,设计发射系统的信号发生器和功率放大电路,开发接收系统的信号放大电路和软件分析程序,利用管道中不同距离的故障实验分析系统性能。实验结果表明检测仪可以检测出5、100、200 m的管道故障,且特征信号幅值最小为0. 5 V。说明该检测仪有效检测距离可以达到200 m,可以有效检测金属管道的损伤。     

基于脉冲涡流技术的连铸坯表面缺陷检测

为了实现高温连铸坯表面及近表面缺陷在线检测和缺陷坯及时分拣,提出了连铸坯表面缺陷脉冲涡流检测方法并进行了实验研究。对连铸坯表面缺陷的脉冲涡流检测信号进行差分分析和时域分析,提取了连铸坯表面缺陷信号的电压峰值、峰值时间及过零时间等特征量,并分析得到点缺陷、线缺陷、星状裂纹等缺陷对脉冲涡流检测信号特征值的影响规律。研究表明,采用脉冲涡流技术实现高温连铸坯表面及近表面缺陷的无损在线检测技术是可行的,电压峰值、过零时间和峰值时间与缺陷种类及缺陷的形态密切相关,为进一步研究高温铸坯表面缺陷检测和重构奠定了基础。