漏磁检测信号轴向分量和径向分量的选择

缺陷漏磁场的径向分量和轴向分量是漏磁检测中经常检测的物理量,两者之间如何选择,至今尚无定论。采用等效面偶极子模型分析了缺陷漏磁场的空间分布特点,解释了径向分量比轴向分量衰减更快的原因。结合有限元方法,研究了不同深度、宽度的二维矩形槽和不同倾角的梯形槽缺陷的漏磁场分布,分析了径向分量与轴向分量的变化特点,总结了缺陷参数变化时临界点的变化趋势。从探头设计的角度,考察了探头提离值以及缺陷参数对缺陷漏磁场信号轴向和径向分量幅值的影响,提出利用临界点作为检测分量的选取原则。     

钢丝断口漏磁场磁荷模型定量描述的实验研究

从磁场的分布特征出发，分析了点磁荷模型运用在钢丝断口漏磁场描述的理论依据，研究了提离值以及断口宽度对信号轴向分量的影响，分析了点磁荷模型对断口漏磁场描述的适用性，得出了信号宽度与提离值和断口宽度之间的解析表达式。     

有限元方法在管道外漏磁检测中的应用

管道漏磁检测及其缺陷漏磁场的仿真技术研究具有十分重要的意义。在对各种漏磁场计算方法进行比较之后,选择了有限元法作为主要研究工具。叙述了漏磁检测的基本原理,介绍了漏磁管道检测装置的工作原理和基本结构,建立了管道漏磁检测中缺陷漏磁场计算的三维有限元模型,并以此为基础分别研究了缺陷漏磁信号特点、缺陷的几何尺寸与漏磁信号的关系、以及材料壁厚等对漏磁信号的影响等问题。通过对多磁化单元结构进行有限元模拟和试验仿真,发现多个磁化单元会造成磁场的叠加,磁化单元数量的增加会使缺陷处漏磁场增强,并且中间磁化单位的增加量要大于两侧。缺陷的几何尺寸影响漏磁场的分布,在一定缺陷直径范围内,缺陷深度与漏磁场信号强度呈近似线性关系。无论被测管道壁厚如何变化,相同几何参数的缺陷漏磁场轴向分量变化趋势仍然相同。适当选取提离值,将有助于获得良好的漏磁场信号。     

基于ANSYS的漏磁模拟缺陷仿真以及特征值降维可视化

利用ANSYS有限元软件模拟了3种不同缺陷形状在不同参数下对于漏磁场的影响。分析了漏磁场径向分量以及轴向分量在不同参数下的变化曲线,根据其变化趋势选取了合适的特征值,为实现智能化识别缺陷提供了基础。分别建立了矩形凹槽、平滑凹坑和穿孔3种不同缺陷的漏磁场三维ANSYS模型,分别改变其磁化装置的气隙高度、缺陷宽度和缺陷深度3种参数,得到3种不同缺陷的漏磁场轴向曲线与径向曲线,分析研究了3种参数对于漏磁场的影响,根据其变化趋势选取了4种不同的特征值,通过t-SNE算法对4种不同特征值进行降维可视化,将其从高维空间降维至二维空间,验证了所选取的4种特征值能够明显地区分不同的缺陷类型,为通过计算机实现智能化识别缺陷类型提供了基础。     

基于三维有限元的平行钢丝拉索断丝漏磁场仿真

随着桥梁检测技术的发展,漏磁检测技术开始应用于在役拉索检测。由于拉索自身结构复杂,拉索漏磁检测具有大直径和大提离的特点,导致背景磁场较强。利用有限元方法建立三维漏磁检测模型,通过将存在断丝缺陷的磁场信号与无缺陷的磁场信号求差,获得了真实漏磁场信号;研究了断丝断口宽度、埋藏深度等参数对检测信号的影响,给出了漏磁场随上述参数的变化曲线,从而为拉索漏磁检测信号的解释提供依据,为断丝量化分析奠定了基础。     

基于神经网络及数据融合的管道缺陷定量识别

分析了管道缺陷的特征参数与漏磁信号的关系，研究显示管道缺陷的深度和长度分别与漏磁信号的幅值和宽度呈近似线性关系。将实际漏磁信号预处理以消除传感器提离值不同带来的影响，然后用已训练好的BP神经网络进行了管道缺陷的定量识别，识别结果的误差〈10％，完全满足实际检测要求。分别用加权平均和自适应加权平均两种方法将轴向和径向漏磁信号进行信号级融合，融合后基于BP神经网络的缺陷定量识别的精度和可靠性得到了明显提高，其中加权平均法更优。     

脉冲漏磁检测管道技术的有限元分析

漏磁检测方法作为一种无损检测技术广泛应用于钢材等的检测。分析了脉冲漏磁检测原理,提出了脉冲交流磁化方式。采用有限元法对系统参数变化等影响缺陷漏磁场分布因素进行了仿真计算,分析了提离、缺陷深度及宽度等变化对脉冲漏磁检测结果的影响。结果表明在较大提离情况下,脉冲漏磁检测方法具有可提取较多检测信息、输出电压幅值高的优点,在钢管的缺陷检测中将有广阔的应用前景。     

不同参量对缺陷交变漏磁场影响的仿真及验证

介绍了漏磁检测原理,以有限元数值仿真为手段,建立了三维有限元仿真模型,对影响钢板缺陷漏磁场分布的缺陷深度、宽度及提离高度等参数变化进行了仿真,并给出了它们的关系曲线,为缺陷漏磁判别提供了有力依据。最后给出了实验验证。结果表明,仿真研究与实际结果有较好的一致性。     

用有限元方法优化漏磁检测

用有限元法研究了工件内部磁场强度、提离值和工件表面裂纹漏磁场B_y分量之间的关系,比较了工件内部磁场和提离值对漏磁场大小的影响.给出了两者的曲线,为实测中选择和优化工件磁场强度和提离值提供了依据.首次从检测可靠性角度,考察了传感器与工件距离对检测结果的影响,给出了波动大小为0.05mm时产生的误差值和相应的波动曲线,提出了在满足检测灵敏度的条件下传感器的提离值并不是越小越好的新观点.     

三轴漏磁缺陷检测技术

针对轴向裂纹等管道缺陷类型的检测,基于漏磁检测原理,研究了三轴漏磁管道缺陷检测技术.通过对缺陷漏磁矢量场的研究,将漏磁场分为轴向、径向和周向三个分量.利用ANSYS仿真软件,建立励磁系统模型,仿真出三维磁场磁通密度矢量分布图,模拟缺陷漏磁场分布.研制实验平台,采用霍尔传感器制成三轴漏磁检测探头,检测出漏磁场三个方向的漏磁信号.结果表明,三轴漏磁缺陷检测技术可以反映较多缺陷信息,有助于检测特殊类型缺陷.     

基于三维数值模拟的焊缝缺陷漏磁场分析

漏磁检测技术对钢板对接焊缝检测鲜有应用,根据铁磁性焊缝的特点,针对焊接结构中较敏感的裂纹缺陷,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝裂纹缺陷。采用有限元数值模拟方法(FEM),建立了焊缝三维FEM模型;对比分析焊缝不同区域存在裂纹时漏磁场分布规律;建立不同焊缝余高包含相同尺寸裂纹的三维FEM模型,分析由于焊缝余高的存在对裂纹检出率的影响;研究在焊缝余高3 mm结构条件下,漏磁场磁感应强度分量峰值随裂纹深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的检测研究;焊缝余高越小,可获得更高的缺陷检出率;漏磁场磁感应强度分量峰值均随裂纹深度的增加呈递增趋势。     

裂纹漏磁场的数值模拟

漏磁检测技术广泛应用于储罐底板扫查、管道内壁缺陷检测中。文章以裂纹漏磁场为研究对象,以麦克斯韦方程组为理论基础,以数值模拟为手段,建立裂纹漏磁场三维静态数值模拟模型,用数值模拟和试验方法研究裂纹深度、宽度、裂纹倾斜角度以及裂纹间距等参数对裂纹漏磁场的影响,得到裂纹参数与裂纹漏磁场幅值之间的关系。结果表明：裂纹倾斜角度对裂纹漏磁场幅值影响显著,因此在工程实际检测中,要从不同方向进行漏磁扫描,以防止漏检;当两条裂纹间距〈5mm时,裂纹漏磁场将产生叠加。数值模拟结果与试验数据较为一致,表明所用数值方法的有效性。文章所得结论对裂纹漏磁检测工程实践有重要的拳者意义。     

Variation of the stress dependent magnetic flux leakage signal with defect depth and flux density

The effects of uniaxial stress on the normal (radial) component of the magnetic flux leakage (MFL) signal induced by blind-hole defects for depths of 25%, 50% and 75% of the thickness of the pipe wall were investigated with a pipe wall flux density of 1.24 T. These three defects were on the same surface as the magnetizer and sensor for the MFL signal (near side). A fourth 50% defect was on the pipe wall surface opposite the sensor (far side). Changes of as much as 47% in the MFL signal due to stresses of up to 300 MPa were observed. Increased changes in the stress dependent MFL signal were observed with increasing defect depth. Comparison of the near side and far side 50% defects indicated similar changes in the MFL_pp signal as a function of stress, although the shape of the MFL signals was qualitatively different. The stress dependent MFL signal was also investigated for the near side 50% defect for pipe wall flux densities between 0.65 T and 1.24 T. A linear increase in the effects of stress on the MFL signal with increasing flux density was observed. Results demonstrated that the variation of the MFL signal with stress is primarily a bulk stress effect, although the effect of defect-induced stress concentrations upon the various MFL signals investigated could also be observed.     

漏磁信号处理中的经验模态分解和能量法阈值

漏磁检测信号通常受多种噪声源污染.为了降低漏磁检测信号中的噪声,提高缺陷的识别效率,采用了经验模态分解方法,对漏磁信号进行去噪处理,来增强漏磁信号的信噪比.试验基于试样上的人工缺陷,漏磁信号被分解成若干固有模态函数(IMF)和一个残余分量,通过能量法选择最小能量的IMF作为阈值.采用该阈值作为IMF分量的选择依据,可以...     

基于有限元的管道裂纹漏磁检测仿真分析

提出一种油气管道裂纹漏磁场检测的数学分析方法。先根据麦克斯韦方程组推导出漏磁场数据分析模型。其次,利用三维有限元分析原理在Ansys环境下建立数学仿真模型。再将仿真结果与实际测试数据进行比较,确定该方法的可靠性。最后,通过仿真分析得出了裂纹几何参数(深度和宽度等)对漏磁信号特征的影响规律,并给出它们的关系曲线。该方法为实际利用漏磁场分布检测油气管道裂纹提供了重要的依据。     

钢轨漏磁检测的速度效应

随着铁路列车速度与运量的增加,对钢轨检测速度的要求也不断提高,原有静态条件下的缺陷识别方法需要加以改进。为此研究了钢轨漏磁检测的速度效应。首先通过公式推导,从理论上讨论了检测速度对漏磁信号的影响;然后以有限元方法为基础,在Ansoft软件中建立了研究模型,仿真分析了不同检测速度时的信号差异,总结得出了一些有意义的结论;最后以裂纹的深度和宽度检测为例,研究了检测速度对特征信号的影响规律。     

钢轨表面缺陷漏磁检测的三维磁场分析

漏磁检测技术通常测量垂直和平行于缺陷表面的漏磁场分量,来实现对缺陷的定量分析。然而,对于钢轨表面的复杂裂纹,传统的方法很难准确检测。为了克服这种检测方法存在的不足,采用三维磁场测量方法以及有限元法对缺陷漏磁场的三维分布情况进行了分析。在此基础上设计了一套适合钢轨表面缺陷检测的三维漏磁检测系统,并对人工缺陷样例进行了检测。结果表明,漏磁信号垂直分量包含重要的缺陷信息,特别是对于与钢轨走向不垂直的缺陷。     

Experiment and simulation study of 3D magnetic field sensing for magnetic flux leakage defect characterisation

Magnetic flux leakage (MFL) testing is widely used to detect and characterise defects in pipelines, rail tracks and other structures. The measurement of the two field components perpendicular to the test surface and parallel to the applied field in MFL systems is well established. However, it is rarely effective when the shapes of the specimens and defects with respect to the applied field are arbitrary. In order to overcome the pitfalls of traditional MFL measurement, measurement of the three-dimensional (3D) magnetic field is proposed. The study is undertaken using extensive finite element analysis (FEA) focussing on the 3D distribution of magnetic fields for defect characterisation and employing a high sensitivity 3-axis magnetic field sensor in experimental study. Several MFL tests were undertaken on steel samples, including a section of rail track. The experimental and FEA test results show that data from not only the x- and z-axes but also y-axis can give comprehensive positional information about defects in terms of shape and orientation, being especially advantageous where the defect is aligned close to parallel to the applied field. The work concludes that 3D magnetic field sensing could be used to improve the defect characterisation capabilities of existing MFL systems, especially where defects have irregular geometries.