基于电涡流脉冲热成像偏度特征的钢轨自然裂纹量化评估

钢轨在服役过程中长期承受列车轮对的压力和冲击载荷,会使其表面及浅层区域产生滚动接触疲劳裂纹.该种裂纹具有典型的三维空间特征,常规无损检测方法难以对裂纹的三维特征进行量化评估.以不同承载的钢轨试件中含有的滚动接触疲劳裂纹为研究对象,采用基于多物理场耦合的电涡流脉冲热成像检测技术,分析钢轨车轮踏面加热及冷却阶段的热图像序列...     

基于脉冲涡流热成像的金属结构焊缝表面裂纹识别方法

针对利用脉冲涡流热成像技术检测金属结构焊缝表面裂纹时,受焊缝区域物理属性以及焊缝表面状态等因素的影响,红外图像中裂纹区域特征信号复杂,缺乏有效的焊缝裂纹识别方法的问题,研究了基于三维温度曲面相似性的裂纹识别方法,提出了裂纹评价指标,并进行了验证。结果表明该方法不仅能有效识别焊缝表面裂纹并对其进行定量分析,而且摆脱了对先验信息的需求,降低了检测成本和复杂度,具有较高的工程应用价值。     

钢丝绳缺陷涡流热成像在线检测方法研究

为保证钢丝绳的安全运行,提出钢丝绳缺陷涡流热成像在线检测方法.首先,提出基于等时加热的图像重构算法,建立钢丝绳全长均经历相同加热过程的重构图像;进一步,提出列最大值归一化算法,消除发射率不一致造成的温度采集误差;最后,建立涡流热成像在线检测系统,对不同数目断丝和磨损缺陷进行在线检测实验.实验结果证明,该方法可以实现钢丝...     

基于方向调制原理的涡流热成像漆层下裂纹检测技术

针对传统技术检测漆层下金属表面裂纹信噪比低的问题,提出了一种基于方向调制原理的涡流热成像检测技术。首先介绍了方向调制的原理,通过推导方向调制的数学模型,从理论上证明了方法的可行性,根据理论公式与实际情况选择了调制频率,根据该方法搭建了实验平台;分析了涡流无法完整旋转的问题,并提出了一种基于驱动PWM驱动信号翻转的改进方法;针对加热可能导致的谐振频率漂移问题,提出了一种双通道频率跟踪策略;最后对不同漆层厚度下45#钢的人工裂纹与0.517 mm漆层厚度下20#钢磨平焊缝裂纹进行检测并与磁粉法的结果对比。实验结果表明:方向调制方法可检测出0.902 mm漆层下的人工裂纹与0.517 mm漆层下的模拟自然裂纹;对比0.486 mm漆层下人工裂纹与0.451 mm漆层下模拟自然裂纹的磁粉法检测结果,方向调制方法有效提升了漆层下裂纹的检测能力。     

激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,然后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:当被测试件缺陷尺寸不同时差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。     

基于小波变换的脉冲涡流信号除噪

在脉冲涡流无损检测中,缺陷信号包含了许多噪声信号,为了准确分辨出有用的缺陷信息,采用小波变换进行信号除噪处理,提取有用的缺陷信号.文中以MATLAB7.0.1为工具,以sym5为小波基,采用软阈值进行5层小波分解重构来完成信号除噪.取得很好的除噪声效果.     

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.     

导电材料缺陷的涡流成像检测技术研究

针对目前涡流无损检测尚存在检测精度低、反演识别难的问题,利用理论仿真分析,设计了励磁均匀性较好的励磁线圈和阵列隧道磁阻(TMR)传感器探头,基于阵列探头提出了等空间间隔插值成像缺陷检测方法,搭建试验系统,并进行缺陷检测试验.结果表明,提出的方法可有效地避免探头速度对成像结果的影响,从而实现不同形状尺寸缺陷的轮廓成像检测...     

基于偏置磁化的管道内表面裂纹涡流热成像检测方法研究

因高频热激励磁场趋肤效应的限制,涡流热成像无法实现生产过程中管道内表面裂纹的在线检测.为突破上述问题,提出了基于偏置磁化的管道涡流热成像检测方法:在偏置磁化场作用下,铁磁性管道内表面裂纹会引起外表面趋肤深度层内磁导率分布发生畸变,进一步形成表面非均匀温度场分布,从而可建立内表面裂纹与外表面温度场的关联关系.以电磁感应加...     

车轮踏面动态感应热成像缺陷检测方法研究

涡流脉冲热成像是一种新型的无损检测技术,具有检测速度快,灵敏度高,探测范围大的特点。为适应车轮踏面缺陷的动态检测,本文提出了一种适应车轮踏面廓形的矩形磁轭电磁感应激励传感结构。通过传感器结构的磁路模型推导,从理论上证明了传感结构的可行性。通过数值模拟计算分析了踏面表面检测区域的磁场与涡流场分布,并对比了矩形磁轭与直导线的检测结果。在此基础上,本文搭建了一套车轮自动探伤检测系统,能够实现65 mm/s速度下的缺陷动态测量。结果表明,设计的矩形磁轭传感结构可优化感应加热的均匀性,对车轮踏面浅表层疲劳裂纹(轴向表面开口)具有更好的检测结果。     

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。     

涡流热成像裂纹检测中的形状大小影响分析

涡流热成像无损检测技术可以对金属表面裂纹进行快速、准确的检测,但是不同的线圈、试件以及裂纹大小对检测效果影响很大。通过建立感应加热二维模型,选取裂纹处与非缺陷处温差作为特征量,对不同组成部分形状大小对涡流热成像检测的影响规律进行了数值模拟;对比分析了不同裂纹深度下温差随体积深度比的变化规律,采用数据拟合方法研究了相似裂纹检测规律,并提取出试件形状以及线圈形状对检测效果的影响曲线;最后进行了涡流热成像试验验证。结果表明:当裂纹深度较大时,体积深度比影响规律可分为上升阶段、平稳阶段和下降阶段;相似裂纹间温差变化符合二次变化规律;涡流热成像技术可有效检测超大或超厚试件表面裂纹;减小线圈提离、曲率和线径的大小有助于增强检测效果。实际检测过程中,可据此针对不同被检试件采用不同线圈,提高检测能力。     

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。     

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。     

基于信号斜率的铁磁材料脉冲涡流测厚研究

以厚壁铁磁性材料为对象,研究了基于晚期信号斜率的脉冲涡流测厚方法.首先分析了铁磁性材料脉冲涡流时域信号的特点,得出峰值、峰值时间、过零点、提离交叉点等特征量难以适用的结论.然后将感应电压信号从直角坐标系转换到单对数坐标系,针对单对数坐标系下晚期信号趋于直线且直线斜率与材料厚度一一对应的特征,提出以信号斜率为特征量的脉冲涡流信号分析方法.最后开发了实验系统,运用该方法在16MnR阶梯钢板上进行了实际测量.实验结果表明,该方法能有效地用于铁磁性材料的厚度检测,检测范围大,壁厚误差小于5％,且不受提离影响.     

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.     

圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的解析计算

将傅里叶变换理论应用于圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的求解,提出了一种缺陷检测信号的解析计算方法。首先分析了缺陷检测信号谐波系数随缺陷尺寸变化的规律,而后根据电磁波反射与折射理论建立了圆台状差分传感器磁场解析模型,并根据谐波系数随缺陷尺寸变化的规律得到了任意缺陷检测信号傅里叶变换系数的通用表达式,最后经傅里叶反变换得到了任意缺陷的时域差分检测信号。通过实验对所提算法进行了验证,结果表明:该算法可准确求得圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号,且具有较快的计算速度。     

涡流阵列检测裂纹特征提取方法的研究

涡流阵列检测是一种可以对大面积平板和复杂形状关键件实施快速、有效检测的电磁无损检测技术.在简要阐述涡流阵列检测技术原理的基础上,设计制作了涡流阵列检测平台和涡流阵列传感器.基于涡流阵列6种激励检测模式,提出了裂纹长度和深度定量检测的方法.研究结果表明:裂纹长度可通过小波变换提取锁定放大输出幅值波形的特征点如波峰、波谷、拐点等的位置准确计算,裂纹深度可通过弹性BP神经网络对输出幅值波形波峰峰值的训练来较为准确地估计.