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。     

管道导波时反聚焦检测系统的设计与实现

在分析管道中超声导波时反聚焦原理的基础上,设计并实现了一套适合激励压电换能器阵列,并对管道中超声导波能量在缺陷处进行时间-空间聚焦的时反聚焦检测系统.该系统实现的关键技术为:改进DDS( direct digital synthesis)结构,实现脉冲激励电路对时反特征信号进行合成发射;采用脉冲方式,实现小体积大输出功率的宽带线性功放电路;通过时反聚焦检测过程,实现管道中超声导波能量在缺陷处的时间-空间聚焦.采用该系统进行八通道时反聚焦检测实验,其结果表明,对于所用的含缺陷的管道而言,在特定的检测条件下,缺陷回波信号的幅值相对常规检测可提高246％,并且很好地抑制了导波的频散和多模态特性,提高了回波信号的信噪比.     

基于涡流技术的管道表面缺陷探测系统

管道内壁在生产过程中会有气泡、裂纹和腐蚀等问题,为提高管道内壁质量检测精度,设计一种基于涡流技术的管道表面缺陷探测系统。根据探测原理和工艺参数要求,采用0.1 kHz～20 MHz数字可调脉冲发生器驱动涡轮传感器来适应更多场合,设计1 000倍仪表放大、交流电压检测及200 mV有效值检波等检测电路,通过检测缺陷表面与标准表面信号的方法对比识别故障,最后对比不同故障的电压值进行实验数据分析。实验表明传感器提离值为4 mm时仍然能对宽2 mm、深1 mm的缺陷检测信号进行分辨。结果表明系统能对板材内壁表面质量实现无接触的稳定探测。     

石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理

脉冲远场涡流检测相较于常规远场涡流检测可提供更多的时频信息以用于被测管道分析,因此脉冲远场涡流检测在石油管道内检测技术中具有更广泛的应用前景。通过分析管道内脉冲远场涡流检测信号的时域信息,得出电压负峰值更适合作为实际检测中缺陷分析的特征量,并且用基于脉冲远场涡流的检测仪器进行了测试分析与验证。通过ANSYS模拟实际有缺陷管道内的脉冲远场涡流检测,并提取电压负峰值作为特征量,得出当发射线圈处于缺陷位置时,检测特征信号亦会产生变化,出现伪峰。通过设置双检测线圈达到消除发射线圈附近缺陷对电压负峰值的影响,在分析中发现双检测线圈由于不同位置对电压负峰值的影响可以通过零均值归一化的方法消除。零均值归一化方法在脉冲涡流检测中的应用具有重要意义,其不仅可以消除线圈位置对检测信号带来的影响,亦将检测信号映射到统一尺度。所提出的方法通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证,提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性。     

远场涡流信号检测仪的研制

随着远场涡流技术的不断发展,其在管道检测中的优越性和重要性和人们认识和应用。本文信号检测仪的原理,结构及相关电路,全数字式的电路设计,提高了检测精度,经实验证明,具有实际应用价值。     

InSb磁敏电阻脉冲涡流传感器的研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。因脉冲信号频带很宽,比单一频率正弦涡流衰减慢,其瞬态感应电压信号中就包含了有关缺陷的重要信息。本文分析了InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测元件的工作原理,设计了探头结构和调理电路,有效抑制了环境温度的干扰,并分析了应用InSb磁敏电阻的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。实验结果表明,采用InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测传感器,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。     

电磁导波激励脉冲群最佳重复频率研究

脉冲群重复频率是电磁导波缺陷检测系统的一个重要参数。文章分析了电磁导波激励脉冲群的产生及调节方式,采用小波包系数区域相关法对不同重复频率的检测信号进行分析,得出了激励脉冲群的最佳重复频率范围,并从功率谱峰值与脉冲群重复频率间的关系加以验证。     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。     

丛式井电磁防碰信号采集系统设计

丛式井电磁防碰是精确控制复杂结构井钻进轨迹的核心技术。基于主动防碰测距原理,研制了丛式井电磁防碰信号采集系统。硬件电路设计包括三轴传感器选型、前置放大滤波电路、A/D转换电路,数据传输系统的硬件设计;在软件设计上完成了CZT数字滤波编程和上位机界面的设计。经过实验,首先验证仪器可靠稳定,能够迅速地处理淹没于强噪声环境的微弱电磁随钻信号;其次所研制的邻井距离探测信号采集系统,最大有效测距距离可达50 m,可以满足丛式井的钻井工程实际需求。     

远场涡流传感器与信号调理电路优化设计及其应用

传感器设计是远场涡流检测系统的核心与关键。结合仿真与实验研究远场涡流传感器与信号调理电路的优化设计方法：采用电磁屏蔽、磁路，以缩短探头长度、增强检测信号；采用组合滤波与正交锁相放大电路。以增强微小缺陷的检测能力；采用同态滤波以及误差修正等数字信号处理技术，以提高检测结果可靠性。实验结果表明，上述方法对于提高系统性能行之有效。     

钻杆螺纹涡流探伤方法研究

为了检测钻杆螺纹根部缺陷,研究了利用涡流探伤原理检测其缺陷的方法,设计了通过监测涡流传感器检测线圈阻抗变化来评价被检工件缺陷的检测系统。系统由激励源、涡流传感器、信号调理电路、增益调整电路、幅相测量电路和数据采集与显示等部分组成。涡流传感器采集微弱的缺陷信号,经过信号调理,利用AD8302提取缺陷信号的幅值和相位信息,用计算机显示测量结果。实验表明采用涡流探伤方法能够检测钻杆螺纹的根部缺陷,检测结果重复性好,性能稳定可靠。     

电磁超声导波大功率激励信号的线性放大方法

针对电磁超声导波大功率激励信号的线性放大问题,研究采用多个功率场效应管线性放大并联输出电路作为功率输出级,以提高线性放大后信号输出功率的方法。采用前级场效应管线性放大电路源极驱动方式为功率输出级电路设置静态工作点,并提供瞬态交流输入信号。采用差分结构配置整个电路以抑制开关特性引起的抖动,从而实现低功耗、大瞬态输出功率的线性放大电路的设计。试验结果表明,该线性放大电路能驱动中心频率为180 k Hz的电磁超声传感器,且能获得高信噪比的导波检测信号;在驱动50?标准负载时能输出瞬态功率可达1.8 k W的导波激励信号,且波形失真小。所提出的电磁超声导波大功率激励信号的线性放大方法能有效指导该类电路的设计。     

高温气冷堆蒸汽发生器换热管电磁超声导波检测方法研究

高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管是压力边界相对薄弱的部分,若出现降质破损,可能引起放射性介质泄漏并造成堆芯损伤。针对该类换热管由于管路复杂缺乏无损检测方法的现状,提出了适用于高温气冷堆蒸汽发生器复杂结构换热管的电磁超声导波检测方法,开发了专用电磁超声导波检测仪及检测探头,建立了1∶1的高温气冷堆蒸汽发生器换热管全尺寸模拟体试验平台,开展了灵敏度测试优化试验及换热管全长缺陷检测试验。试验结果表明,该电磁超声导波检测方法能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器换热管在役无损检测难题,所开发的电磁超声导波检测仪和检测探头能够在单点位置实现换热管长距离全覆盖检测,可有效识别模拟体上换热管异种钢焊缝薄弱处与远端约60.2 m处截面损伤率为16.8%的刻槽缺陷,验证了高温气冷堆蒸汽发生器换热管电磁超声导波在役检测的可行性。     

基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间 隙检测方法。 首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和 F 轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了 复合线圈等效阻抗模型。 其次,通过有限元仿真优化了复合线圈激励频率和复合线圈间隙检测系统结构以提高检测灵敏度,设 计了谐振检测电路和信号解调电路有效抑制了悬浮系统与间隙检测系统之间的串扰。 最后,进行了静态性能测试和悬浮实验, 校正后的线性度为 0. 4% ,恒定间隙时静态输出最大波动峰峰值为 89 μm,悬浮系统能够在给定间隙、阶跃扰动和偏移扰动的不 同工况下稳定悬浮。 实验结果表明,间隙检测的响应速度和检测误差均满足系统要求。     

脉冲涡流检测中裂纹的深度定量及分类识别

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支.设计了一套脉冲涡流检测系统,通过实验分析,可根据脉冲涡流信号输出峰值的变化判断裂纹的位置;根据脉冲涡流差分信号输出的峰值及峰值时间判定裂纹缺陷的深度信息.针对脉冲涡流在裂纹分类中存在识别正确率低的问题,提出了利用峰值及峰值时间两个主要特征值及主成分分析法对表面、亚表面及腐蚀裂纹进行了分类;通过比较两种识别方法,发现主成分分析法具有更好的分类性能,这为判定缺陷和建立缺陷特征库提供了一种有效的方法.     

基于匹配追踪算法的超声导波管道轴向缺陷大小定量分析

超声导波技术因其单端激励、传播距离远,100%横截面检测等特点在长距离大范围结构的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景,但受制于理论及仪器技术目前基本只用于缺陷筛查,超声导波定量化检测技术尚未得到广泛研究和应用。针对导波检测中缺陷大小定量分析问题,提出一种基于匹配追踪算法的管道轴向缺陷大小定量分析方法。通过分析回波信号特性,合理选择字典分解出缺陷回波信号的两端面信号,并通过端面信号计算出轴向缺陷大小。通过有限元数值模拟以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪对人工刻伤的铝管进行算法验证试验,结果表明该算法的误差小于5%。     

电涡流传感器激励信号源设计

在电涡流检测系统中,电涡流传感器需正弦信号加以激励。激励信号源是检测系统的关键部分之一。介绍了电涡流传感器信号激励源电路的工作原理,可以给电涡流传感器的并联谐振回路提供稳频稳幅的正弦信号。实验表明,该激励信号源电路能够满足电涡流传感器的需求,使涡流传感器能够稳定地工作。     

基于Chirp激励的管道污垢超声导波检测频率优化选择研究

采用传统的单频信号作为污垢管道导波激励信号,须进行反复多频测试以确定最佳检测频率,存在一定盲目性以及时间、资源耗费等问题,提出一种宽单频转换算法,在采用宽频chirp信号作为污垢管道超声导波激励信号基础上,利用该算法对其响应信号进行后处理,可获得其频带范围内等同于单频信号激励时的响应,通过对比不同频率导波响应的能量分布及模态纯度确定最佳检测频率,并结合时频分析方法,根据污垢管道宽频响应能量分布情况快速确定合适的检测频率区间。仿真分析及实验研究表明:中心频率175 kHz最适合于所考察污垢管道导波检测,利用该方法确定污垢管道最佳导波检测频率的过程在减少采集时间的同时解决了多频测试的需要,为利用导波方法实现管道污垢由"点"到"线"的检测奠定了的基础。     

基于声学相位共轭理论的管道裂纹检测

将声学中相位共轭理论引入到管道裂纹检测中以实现声源信号的重构聚焦,对传统的超声导波无损检测中相位畸变、图像模糊等亟待解决的关键性问题进行改进。利用压电陶瓷(PZT)材料作为传感器,构建了一套管道裂纹的检测系统,验证相位共轭理论用于管道检测的可行性。通过在管道一端,利用PZT传感器,用对称加载的方式激励经过窗函数调制的五峰波信号,利用接收传感器提取信号,然后进行相位共轭处理再激励,从而实现信号的重构聚焦。试验结果表明,用超声导波信号的相位共轭法,可以实现信号的聚焦增益,提高了声波信号在固体介质中的信噪比,在管道的周向裂纹试验中得到了验证,对于超声导波在管道缺陷的识别和精确性的提高具有明显的改进作用。     

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。