低频电磁检测系统及其信号处理设计

针对锅炉、压力容器、高压管道等承压设备的铁磁性基体,易出现腐蚀、裂纹等损伤,存在极大的安全隐患这一问题,依据低频漏磁检测原理,通过软件立体建模及电磁检测仿真,采用基于霍尔元件的传感器与STM32F1微处理器的信号采样处理系统以及基于nRF24L01的无线通信模块,提出一种针对铁磁性材料缺陷的低频电磁检测及其信号处理系统。最终实验验证了该系统能够在10～200 Hz的频率范围内、磁感应强度在±10 mT范围内的低频电磁信号实现高精度检测,提升了漏磁无损探伤检测的准确度和效率。     

去除SPN的小波域自适应FIR滤波修正算法

漏磁检测(MFL)是油气管道在线检测中应用非常成熟的一种无损检测技术.漏磁检测数据通常被无缝管道噪声所污染,而无缝管道噪声在某些情况下可能完全掩没来自某一类型缺陷的漏磁信号,因而极大地降低了管道缺陷的可检测性.本文对小波变换域自适应有限冲激响应(FIR)滤波算法进行修正,提出一种可有效去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)的修正算法.该算法利用无缝管道噪声和漏磁信号的不同相关特性,可有效去除漏磁数据中相关度高的漏磁信号,从而提高漏磁数据中相关度较小的缺陷信号的可检测性.该修正算法用于实测漏磁数据,所得结果说明该算法具有良好的去噪效果,从而提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.     

油气管道漏磁检测的信号处理技术

漏磁信号处理是漏磁通法油气管道无损检测的重要步骤．为减少目前漏磁信号处理中人为因素过多的问题,通过分析各种干扰漏磁信号的因素,提出了漏磁信号智能化处理的流程和方法,可提高油气管道漏磁检测结果的客观性、准确性和一致性．并介绍了漏磁信号处理技术的发展趋势．     

25CrMo4合金结构钢的力—磁效应

为了实现磁记忆检测技术在列车轮对检测方面的应用,需要对轮对所用材料的力—磁效应进行研究。以25CrMo4合金结构钢为例,对其板状试件进行准静态拉伸,通过专用的磁记忆信号采集仪器记录板件在不同载荷下的磁记忆信号,提取各载荷下的信号的常用信号特征,分析了其应力与磁记忆信号的关系。实验结果表明,随着载荷的增加,磁记忆信号随着实验试件的载荷增加而有较大影响。     

管道漏磁内检测裂纹缺陷仿真与实验研究

针对管道漏磁内检测中裂纹与磁化方向角度过小难以识别问题,分析了直流电磁铁轴向励磁条件下裂纹角度对漏磁检测信号的影响以及裂纹漏磁信号的特征。采用Comsol有限元仿真软件,对管道内壁不同角度0.2 mm裂纹缺陷进行了仿真分析;搭建了直流电磁铁轴向励磁实验平台,采用电火花技术加工不同角度裂纹试件,进行裂纹角度问题的拖拉实验。结果表明,裂纹与磁化方向最小可检测角度为25°;随着裂纹角度的减小,漏磁信号峰值逐渐减小,信号跨度越大,噪声信号影响越大;当磁化方向与裂纹垂直时,漏磁信号幅值最大跨度最小,磁化方向与裂纹平行时无漏磁信号产生。     

电磁超声在钢管探伤中的应用

为了提高超声波换能器的电 声转换效率与探伤精度,利用直接频率合成技术对电磁超声表面波进行激励,并采用选频放大技术对电磁超声接收信号进行处理.实验分析中通过改变激励信号的强度、频率、脉冲串个数、激发相位,得到电磁超声波激发的最佳条件,所设计的锁相放大电路能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,有效改善接收信号的信噪比.实验结果表明,电磁超声检测方法可以实现无接触测量,适用于高温、高速、涂覆状态下的超声检测.     

基于磁记忆的钢梁弯曲应力表征技术研究

金属磁记忆检测技术是一种新型的无损检测技术.通过对Q235B工字钢梁试件进行四点受弯试验,分析其表面的磁记忆信号,发现:试件翼缘的磁记忆信号曲线形状与对应的弯矩图相似,均在纯弯段相等,在两端弯剪段近似呈线性分布;在剪应力突变处,磁记忆信号梯度K值"过零点"且出现正负突变现象;试件腹板的磁记忆信号在荷载作用点处呈峰值,磁记忆信号梯度出现峰-峰值K_(max)且过零点;不同的变形阶段,磁记忆信号与应力表现出相似的变化趋势.     

基于磁记忆弱漏磁效应的钢绞线腐蚀检测

拉索腐蚀一直是桥梁工程亟待解决的难题,目前钢绞线腐蚀已成为影响拉索健康运行的关键因素.为有效检测钢绞线拉索腐蚀,将磁记忆无损检测技术引入到钢绞线拉索腐蚀检测中,通过试验分析钢绞线腐蚀磁记忆漏磁信号分布变化特征,构建基于磁记忆信号特征的钢绞线腐蚀度判别准则.结果表明,钢绞线试件发生腐蚀后,漏磁信号发生明显突变,在腐蚀中间区域漏磁信号切向分量出现极小值,且极值与试件腐蚀程度之间呈Boltzmann分布;随着磁测传感器提离值的增大,钢绞线试件腐蚀漏磁信号急剧下降,提离值的轻微差异,可造成漏磁信号切向分量极值产生较大波动.     

门式刚架钢梁损伤的磁记忆检测试验研究

金属磁记忆检测技术是一种新型的无损检测技术,在工程领域中已得到较多应用,但目前对这种技术的研究大多集中在梁、钢板等独立构件方面.本文则通过进行门式刚架拟静力试验,对结构中刚架梁翼缘和腹板的磁记忆信号曲线进行分析,结果发现:在不同荷载作用下刚架左右两侧钢梁翼缘和腹板磁信号曲线的变化趋势存在较大差异,靠近加载端的左梁磁信号增幅较大,右梁变化幅值不大;钢梁翼缘的磁信号在靠近柱端处存在明显异变;钢梁跨中腹板剪应力突变处磁信号曲线表现出波谷;磁信号梯度曲线在应力集中区存在波峰-波谷现象,在集中荷载作用处呈峰值.     

外磁场激励下管道弱磁应力内检测特性研究

弱磁应力检测技术支持非接触在线应力损伤检测,在长输油气管道应力内检测技术领域具有巨大的应用潜力。但弱磁信号微弱,易受外界环境干扰,检测结果易出现偏差。为加强弱磁信号的检测能力,基于铁磁材料的微观特性,建立了外磁场弱磁应力检测模型,获得了弱磁信号强度随外磁场强度与施加应力的变化规律,描述了外磁场对弱磁应力检测信号的激励特性,并进行了系统的实验研究。结果表明,弱磁信号的切向峰值与法向零点均位于应力集中区的中心位置,且不随应力与外磁场的变化而发生波动;弱磁信号切向峰值与法向峰峰值随外磁场与应力的增加而增大;外磁场对弱磁应力检测信号的激励作用随外磁场的增加先增大后减小。     

电磁场近场探测模型与测试系统

分析了电磁场近场探测的测试原理,得到了磁场探头测量电压信号的计算公式,以及以电路模型为基础的近场强度计算的随机模型.介绍了实用的测试系统构成,可以应用于实际的电磁兼容测试和失效诊断分析.     

应力集中引起的金属磁记忆现象的研究

金属磁记忆检测技术是一种新兴的无损检测技术，有着广阔的应用前景，但关于磁记忆现象产生的机理的研究还很不完善，由应力集中引起的磁场变化特征没有得到专门的研究．本以双侧U形凹1：7的应力集中试样为例，在实验机上对其进行拉伸，用专用的检测仪检测其在静载状态下所产生的磁场信号．结果表明磁场分布状况和应力集中的状况之间有较好的一致性，说明了金属磁记忆检测技术可以用于检测应力集中，因而可以为应力的检测探索一种新的方法，具有重要的现实意义．     

基于数字信号处理的钢铁电磁无损检测方法研究

针对钢铁电磁无损检测中使用传统信号处理方法检测分选率偏低的问题，依据初始幅值磁导率法和数字信号处理的基本原理，采用现场可编程门阵列器件和电子设计自动化技术，提出并实现了数字化的钢铁电磁无损检测试验装置设计方案，通过对FPGA器件编程实现了对检测信号的数字信号处理。试验表明，采用数字信号处理技术可以准确地提取检测信号，对螺栓裂纹工件检测准确率为97．9％。     

电磁法检测锚固质量初探

近年来,锚杆、锚固质量的无损检测技术得到了较快的发展,目前的研究主要集中在应力波反射法上,但该方法还需要进一步的研究,以解决应力波反射信号变弱甚至消失后的问题。本文讨论了一种新的锚固质量无损检测方法——“电磁法”。在最简化物理模型基础上推导出对锚杆加载交变电流时地面磁感应强度分布规律的公式,据此正演计算并作出了几组磁感应强度归一化曲线,提出磁感应强度曲线计算机拟合反演方法可望检测出空锚段比例和空锚段的位置,成为锚固质量检测的一种新的技术方法。     

微机械电磁继电器的研究

为了电磁继电器的微型化和提高生产效率,基于微机电系统(MEMS)加工技术提出并试制出一种微机械电磁继电器.这种微继电器由底层磁路、平面励磁线圈和活动电极(衔铁)构成比较完整的磁路,依靠励磁线圈的电流来控制其开关动作,微继电器体积约为5mm×5mm×0.4 mm,其制作工艺主要采用光刻、溅射、电镀和腐蚀牺牲层等常规微加工工艺;同时,利用磁路模型进行了电磁力的理论计算,利用其结果对活动电极尺寸和励磁线圈匝数进行了优化设计,给出了试制的微继电器样品的初步测试结果,励磁线圈阻抗约300Ω,触点导通阻抗约1.7Ω,励磁电流约50mA时可使继电器可靠吸合.     

电磁信号时间反演的实现方法研究进展

讨论了基于数字信号处理技术和模拟信号处理技术实现时域电磁信号时间反演的两类方法.前者可以直接对时域信号进行采样处理或通过在频域中进行相位共轭变换,实现时域信号时间反演;后者基于时域成像原理实现时域电磁信号的时间反演处理,包括微波光子技术和全电子技术两种方案.     

窄带滤波微流量电磁流量计的相关技术

微流量信号是叠加着多种噪声干扰的弱信号,为了准确提取流速信号,在电磁流量计中采用窄带滤波信号调理技术,滤除高次谐波,取出信号基波,再经相敏解调、低通滤波消除微分噪声和同相噪声,提高微流量信号的信噪比.根据窄带滤波对交变磁场的要求,提出并制作每个周期内激磁电流平均值恒定的恒均值电流源.对其在环境温度、电网电压发生变化时的稳定性进行了理论分析和实测验证.实际应用证明,可将电磁流量计测量下限扩展到0.002m3/h,实现微流量准确测量.     

四川龙门山地区超长周期大地电磁探测

大地电磁超长周期信号是指1000~100000s之间的天然场源电磁波,为了提高对地下介质的探测深度和研究更深层的构造和结构,需要采集周期大于1000s的电磁场信号。2012年9~12月,笔者使用德国产ADU-07系统的感应式磁传感器和乌克兰产LEMI-417系统的磁通门在四川龙门山地区进行超长周期大地电磁数据采集实验,本文通过将感应式磁传感器和磁通门测试数据进行对比研究,探讨感应式磁传感器和磁通门的有效频谱范围,以及使用LEMI-417系统磁通门进行超长周期数据采集的可行性等,为推广和使用超长周期数据采集工作提供一个参考样本。     

计算机电磁辐射信息再现分析

为了将成熟的通信技术应用于计算机电磁辐射信息安全(TEMPEST)研究,对比分析了通信系统模型与电磁辐射信息传播的通用模型的异同;根据通信系统的思想分析了计算机视频信息的编码与调制方式;给出了计算机视频信息的译码与还原方法,并实现了视频信息的还原;建立了视频信息辐射泄漏、接收、解调和译码整个过程的等效通信系统模型.结果表明,通信技术能有效应用于信息再现.     

低频电磁的管道内检测器跟踪定位技术

针对管道内检测器在运行过程中的跟踪定位问题,提出了基于低频电磁的管道内检测器跟踪定位方法,分析了低频磁信号传播特性和发射线圈磁场分布特点,设计了搭载在管道内检测器上的低频磁信号发射机和手持式低频磁信号接收机.采用高磁导率坡莫合金管作为发射线圈磁芯,减少了涡流损耗,采用串联谐振提高了发射效率;设计感应式接收线圈,通过并联谐振提高了信号接收范围和信噪比.结果表明,该跟踪定位系统具有良好的稳定性和可靠性,接收信号具有对称特性.在实际工程应用中,该系统有效定位距离可达8 m,提高了管道内检测器跟踪定位范围.