用于脉冲涡流检测的变频信号源设计

设计了用于脉冲涡流检测的变频信号源系统,其输出频率在100～3000Hz内精确可调,主要用于2～10mm深度的飞机内层结构缺陷的检测。系统采用单片机软件进行数字调频,从而省去了传统的专用调频电路,使软件代替了硬件,降低了硬件成本,简化了硬件结构。软件设计采用中断技术控制数据采集和A／D转换,避免了不必要的重复,提高了控制精度。Proteus仿真结果表明,系统设计正确、运行可靠。     

钢板脉冲涡流检测方法

为了有效增加脉冲涡流信号的渗透深度以检测较厚钢板裂纹缺陷,提出了增大激励电流的方法.用低压大电流电源和功率MOSFET斩波的方式产生大电流脉冲;设计了由矩形激励线圈和2片霍尔传感器构成的脉冲涡流检测探头并制作放大滤波电路;采用数据采集卡采集信号,以LabVIEW为平台,采用峰值扫描方法,实现脉冲涡流信号的差分检测,达到有效识别较厚钢板亚表面裂纹缺陷.     

脉冲涡流无损检测技术应用研究

脉冲涡流与传统涡流不同，脉冲涡流通过测量磁场最大值出现的时间来确定缺陷的位置。对脉冲涡流的检测原理进行了分析，设计了脉冲波形发生器和垂直磁场检测电路，并通过试验对此方法进行了验证。     

脉冲涡流方法过油管检测套管横向裂缝研究

油井套管横向裂缝是可能导致套管断裂的严重危害性缺陷。通过有限元仿真与实际试验,研究利用脉冲涡流检测技术使用横向探头通过油管检测套管的横向裂缝缺陷的问题。仿真给出不同检测方式的管道涡流分布、磁场分布及其变化,以及接收线圈的电压。从仿真结果可观察出,套管壁涡流最强的区域并非横向探头正对的区域,而是平行于横向探头轴线的区域。横向裂缝平行于横向探头轴线时对涡流场的扰动最大。磁场的分布及其变化规律与涡流场情况类同。据此可解释为何横向探头轴线平行于横向裂缝时检测灵敏度会高于横向探头轴线垂直于横向裂缝时。实际的检测试验结果与仿真结果一致,并且显示了实际检测中横向探头轴线平行于横向裂缝时的检测灵敏度显著高于垂直于裂缝时。     

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。     

基于LabVIEW的虚拟脉冲涡流检测系统的设计

利用LabVIEW软件平台所具有的强大功能,设计了虚拟脉冲涡流检测系统.其主要功能有:通过RS-232接口与单片机通讯的功能;基于研华PCI-1710数据采集卡的数据采集功能;检测信号波形的显示与存储功能;缺陷信号与参考信号的相减功能等.     

基于频谱分析的脉冲涡流缺陷检测研究

脉冲涡流检测技术是涡流检测技术的一个新兴分支.研究利用激励脉冲频率成分丰富的特点,创新性地提出了一种新的脉冲涡流差分信号特征值——频谱幅值.通过研究,得到频谱幅值与表面缺陷深度均成近似线性关系,与亚表面及厚度减薄缺陷深度成指数关系.从而提供了一种有效的基频分量频谱幅值对飞机内部隐藏缺陷识别的原理及方法,这对于飞机多层导电结构内部隐藏缺陷检测极为有效.     

基于脉冲涡流技术的结构实体检测系统

介绍了脉冲涡流检测技术的原理,以大型炼油厂项目中对污水处理场PACT生化池的检测和大型水泥排水涵管的检验为例,阐述了脉冲涡流检测技术在工程质量控制中的作用。验证了脉冲涡流检测技术具有非接触、无损坏等特点,它是一种值得推广的检测技术。     

脉冲涡流技术在应力检测中的应用

残余应力是造成零件疲劳、断裂的重要因素和表征构件早期质量的重要参量,有效评价应力变形状态对于关键部件早期失效预测十分必要。本文在压阻效应原理的基础上,推导了拉伸应力与金属材料电导率的关系。通过有限元仿真,得出脉冲涡流差分信号峰值与电导率变化成线性关系。在此基础上,对铝合金AL5083进行了拉伸应力试验,提取脉冲涡流差分信号峰值进行了分析。理论与实验结果表明,在弹性区,脉冲涡流差分信号峰值与导电材料电导率的变化、拉伸应力成线性关系,脉冲涡流差分信号峰值特征可以用于评估导电材料的电导率分布以及应力所处的状态。本文的研究结论可为进一步对金属材料中残余应力与电导率变化规律的研究提供重要帮助。     

基于脉冲远场涡流的管道内检测技术

针对传统远场涡流检测方法对铁磁性管道内外壁缺陷灵敏度相同,无法有效区分缺陷在管道内壁还是管道外表面的问题,提出了采用具有丰富频率成分的脉冲激励信号取代传统的远场涡流中正弦信号激励的方法.采用小波去噪方法滤除检测数据中的信号噪声;研究了将检测线圈分别置于近场区、过渡区和远场区时的信号时域特性与管壁伤的关系;进行了针对管道管壁内外相同宽度不同深度缺陷的检测试验,结果表明采用脉冲激励作为激励源并综合运用过渡区的检测信号的幅值和过零时间特征能够有效地区分管壁内外全周向的缺陷.     

基于脉冲涡流的铁磁性材料屈服强度检测方法

钢铁工业中的铁磁性材料屈服强度的检测依赖拉伸检测,增加了检测成本,为此提出了一种多特征融合的铁磁性材料屈服强度脉冲涡流检测方法。提取脉冲涡流响应信号的时域特征、频域特征,然后建立各个信号特征与材料屈服强度的神经网络模型,最后用神经网络模型对材料的屈服强度进行估计。该方法是一种无损检测方法,检测误差不超过5%。     

涡流检测裂纹信号处理及形状重构

在压力容器、热交换管道等关键设备结构的无损评价中，裂纹型缺陷形状的确定非常重要。首先采用一种小波分析方法对采集的裂纹涡流检测信号进行了预处理，减少了非缺陷噪声信号并提取了缺陷信号特征，然后采用神经网络方法对裂纹形状进行了重构，重构结果表明该方法具有快速、精确的优点。同时讨论了该方法的不足之处并提出了解决思路。     

电涡流缓速器制动力矩计算的新方法

本文对电涡流缓速器的制动力矩提出了一种相对简单的计算方法。该方法考虑了集肤深度,对涡流去磁效应运用了折算的计算方法,编程计算了在不同气隙情况下的制动力矩,并与实际情况进行了比较,理论计算值与试验值基本吻合,说明该方法可行。     

涡流检测的数值模拟与缺陷定量分析

将数值模拟与信号分析技术用于涡流检测缺陷的定量分析中。针对差动线圈,检测管子上不同埋藏深度缺陷的模型进行数值计算,得到对应的阻抗平面图。为了识别不同阻抗平面图所对应的缺陷,利用傅立叶变换方法进行了特征量提取,得到了不同的描述符;设计人工神经网络对不同的特征量进行分析识别,变换的傅立叶描述符可用作缺陷定量的有效特征量。     

基于三维磁场测量的脉冲涡流检测探头的设计

为了获取更多的特征信息以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,设计一种新型的脉冲涡流检测探头,该探头包含一个矩形激励线圈和三个用于测量三维磁场分量的感应线圈。利用有限元法建立三维瞬态涡流问题的计算模型,研究当矩形线圈切向放置在平板导体上方时,其尺寸变化对导体内部感应涡流流动模式的影响,在线圈的长、宽和高之比为1:0.625:0.625情况下涡流分布具有如下特征：在线圈正下方的导体区域内,感应涡流同向平行流动且其密度近似相等,这种近似均匀的场分布对缺陷的尺寸和形状变化极为敏感,且十分有利于实现三维场分量的独立测量,因此脉冲涡流检测技术中传统的单维测量方式可扩充为三维检测,有效地增加可用的信息量,试验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维方向上的响应信号可直观地反映缺陷参数的变化,两者结果吻合,证明了新型探头的有效性和实用性。     

电涡流传感器的脉冲激励与双参数检测

采用矩形脉冲作为激励信号,对电涡流传感器在位移检测过程中谐振频率及谐振阻尼的变化情况进行了研究分析.建立了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心芯片的检测系统,用于产生所需要的矩形脉冲激励信号以及对传感器响应信号的欠采样.利用8 mm直径的电涡流线圈,对0～10 mm范围内碳钢目标靶的位移响应特性进行了测量,借助短时傅里叶变换分析了响应信号中频率成分的分布情况,同时获得了谐振频率及谐振阻尼的测量值.验证了通过脉冲激励同时获取电涡流传感器双参数检测的可行性.为研制基于电涡流效应的位移传感器及无损探伤传感器提供了一种新思路.     

已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法

为进一步提高对一定深度范围的局部减薄缺陷的检测能力,提出了选频带脉冲涡流检测方法。介绍了选频带脉冲涡流的工作原理,说明了选频带脉冲涡流激励信号的选取原则,比较了传统方波脉冲涡流与选频带脉冲涡流对一定深度范围的局部减薄缺陷的检测灵敏度,并考察了选频带脉冲涡流的提离交叉点特征。数值实验结果表明：对于一定深度范围的局部减薄缺陷,选频带脉冲涡流比传统方波脉冲涡流检测灵敏度更高,且选频带脉冲涡流提离交叉点的特征能反映出缺陷深度。     

脉冲涡流无损检测中腐蚀缺陷边缘的识别

对腐蚀缺陷的边缘进行准确识别是无损检测领域的一个难点,直接影响着腐蚀成像的效果。采用阵列脉冲涡流对腐蚀缺陷进行检测,针对传统无损检测中只从时域提取特征造成识别正确率较低的问题,根据脉冲涡流具有丰富频率成分的特点,从时域和频域分别提取特征量,提出一种基于主成分分析的阵列脉冲涡流腐蚀缺陷边缘识别方法,提高缺陷边缘识别的正确率,理论分析与试验结果相一致,验证了所采用方法的正确性。     

脉冲涡流矩形差分探头缺陷检测机理

为了进一步提升脉冲涡流的缺陷检测能力,提出了脉冲涡流矩形差分探头的检测方法。建立了脉冲涡流矩形探头的三维检测模型,分析了矩形线圈激励时试件上感应电流的分布,比较了铁磁性材料和非铁磁性材料的试件表面涡流方向和值的大小。根据试件上涡流X分量和Y分量呈对称分布的特性,提出了两种金属材料的脉冲涡流矩形差分探头设计方法。制作了相应的脉冲涡流矩形差分探头来获取磁场分量,仿真与实验结果表明,对于铁磁性材料和非铁磁性材料缺陷检测,脉冲涡流矩形差分探头测量的磁场X分量、Y分量比Z分量检测灵敏度更高。