漏磁结合涡流的非铁磁性金属材料探伤研究

针对非铁磁性金属的内外壁损伤检测问题,设计了一种中低频的交流电磁场检测模型,对漏磁及涡流效应在交流电磁场检测中的耦合机制进行了分析,并制作电磁检测装置进行实验验证.基于COMSOL有限元仿真建立二维仿真模型,针对不同深度、不同大小的表面缺陷及埋深缺陷进行仿真检测,得到相应的检测线圈电压幅值、相位与缺陷深度的关系;以仿真...     

裂纹漏磁检测的试验研究

用试验的方法分析裂纹的深度、裂纹与磁化结构行进方向之间的角度以及平行裂纹的间距等参数对裂纹漏磁检测信号幅值的影响,并给出裂纹深度、角度与裂纹漏磁检测信号幅值的关系曲线。试验结果为裂纹漏磁检测与评价提供了参考依据。     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测传感机理研究

铁磁性构件的脉冲涡流检测法是一种融合了漏磁检测与涡流检测的新的复合磁传感检测法。建立了脉冲涡流复合传感有限元仿真模型,仿真分析了铁磁性构件电导率、磁导率和导入直流电流激励大小对脉冲涡流响应信号的影响规律。实验结果表明:随着导入直流电流激励增加,铁磁性构件表面缺陷漏磁场和电流密度引起扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响更显著,而铁磁构件亚表面埋藏缺陷随着缺陷深度的增大而增大,缺陷漏磁及电流扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响变小,涡流响应信号占主导地位,为脉冲涡流传感器设计奠定理论基础。     

基于交变漏磁的裂纹检测系统

交变漏磁检测技术结合了涡流检测和漏磁检测的优点,它可以实现对铁磁性材料表面裂纹的准确检测.文中介绍了交变漏磁检测的原理以及裂纹检测系统的软硬件设计.通过试验研究,依据检测的两路信号及其构成的缺陷环图,可以实现对裂纹缺陷的检测.     

基于磁致伸缩原理的应力检测方法

铁磁性材料的微观结构状态会随工作应力而发生改变,微观结构的改变会引起材料的磁致伸缩特性发生变化。设计了一种基于磁致伸缩机理的电磁超声换能器(EMAT)应力检测系统。利用磁致伸缩效应强烈依赖于材料的微观结构状态以及工作应力的特性,设计了一个悬臂梁实验装置,以应变片检测构件的应变作为参考值,分析磁致伸缩EMAT接受的SH波的幅值信号、静态磁场强度与应力的关系。选择A3钢试件,绘制不同应力情况下的超声信号幅值-磁感应强度关系曲线。实验结果表明,在不同的应力状态条件下,超声信号幅值-磁感应强度关系曲线的特征参数呈现单调变化。     

弱场激励下铁磁性试件疲劳拉伸磁信号研究

研究了铁磁性材料试件,在弱磁激励条件下进行疲劳拉伸,并检测试件表面沿拉伸方向表面磁场信号的变化及其分布特征。选用16MnR进行试验,对预制缺陷的试件进行弹性范围内的疲劳拉伸。利用基于巨磁阻芯片的阵列式传感器探头进行不同拉伸阶段的试件表面磁场扫描测量,并对信号进行滤波处理和对本征信号及其梯度进行成像。对不同拉伸阶段和传感器阵列中不同传感器通道的磁信号进行了分析,探讨了弱磁激励状态下疲劳拉伸试件表面磁信号对无损性评估铁磁性机械试件的有效性。     

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。     

基于状态空间特征提取的微裂纹定量检测

非线性超声法对机械结构微裂纹检测的敏感性与有效性较好,但传统非线性超声法一般不能实现微裂纹定量检测。针对此问题,提出一种针对微裂纹的定量检测方法,通过提取裂纹引发的构件状态空间改变量以对裂纹进行识别、定量检测。该方法采用激光束与待测构件相互作用激发超声波,对其时域响应信号重构表征构件动态特性的状态空间,提取非线性特征参数巴氏距离(bhattacharyya distance,简称BD)对状态空间变量进行分析以对裂纹进行识别,进而利用扫描法实现裂纹的定量检测。通过对铝合金表面不同类型微裂纹的检测实验,验证了该方法对构件表面微裂纹定量检测的有效性。     

基于三维场测量的脉冲漏磁检测技术

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料缺陷检测.脉冲漏磁检测技术是一种新型电磁无损检测技术.缺陷的定量评估是无损检测的重要步骤之一.运用有限元法对管道周向外壁缺陷的漏磁场进行瞬态分析,分析了缺陷脉冲漏磁场Bx、By和Bz三维分量的分布特点,最后给出了仿真结果和试验结果,试验结果和仿真有很好的一致性.试验结果表明:综合脉冲漏磁场的三维峰值扫描电压可以对缺陷的长度和宽度进行检测,而三维分量差分信号中的过零时间随缺陷的深度变化而变化,且不随缺陷宽度的改变而改变,由此可以检测缺陷的深度.三维脉冲漏磁检测系统使缺陷的定量检测有了可能.     

钢板表面微裂纹的超声锁相热像检测技术研究

为了提高超声锁相热像技术(ULT)的检测效率并获得最佳检测结果,对超声波调制、热图序列处理和检测参数选择进行了研究。阐述了超声锁相热像技术的检测原理,进行了理论分析;建立了ULT的检测系统,采用幅值方波调制的超声波对试件进行激励,利用红外热像仪记录热图,通过锁相处理得到试件表面热波的相位图和幅值图,利用幅值图和相位图实现钢板表面微裂纹的检测。结果表明：对于A3钢板材料,调制频率选择0.5Hz,接触压力仅需保证激励试件时激励头与试件接触不脱离,约0.25kN,激励头与表面微裂纹的距离对检测结果几乎无影响,激励位置可根据试件结构而确定。研制的超声激励装置组成的检测系统可数秒内即可完成对钢板表面微裂纹（微米级）的准确检测。     

载荷作用下管道漏磁内检测信号定量化研究

管道漏磁内检测技术是国际公认的长输油气管道安全维护的最有效方法。为解决载荷作用下长输油气管道漏磁内检测信号定量化问题,本文基于J-A理论建立了改进的三维磁荷数学模型,分析了管道缺陷在内压作用下的磁力学效应对漏磁信号的影响规律,研究了外部载荷作用下缺陷尺寸对漏磁信号影响规律,并通过系统的实验验证了理论模型的正确性。研究结果表明：管道内压增加,材料磁化强度减小,漏磁信号径向分量和轴向分量呈指数函数下降规律;漏磁信号径向分量峰值和轴向分量极大值随着缺陷深度增加而增加,增长率逐渐降低,特征值分别变化6.5%和14.7%;径向分量峰值增长率随长度增加而逐渐降低,轴向极大值线性减小,特征值分别变化21.0%和36.8%,轴向分量对缺陷深度和长度变化更敏感。     

基于微分磁导率的铁磁性材料无损检测新方法

利用微分磁导率变化特性,提出了一种可对材料的宏观缺陷进行快速扫查的无损检测新方法。首先,将铁磁性材料置于偏置磁化场环境下,缺陷将导致内部磁通的畸变;其次,磁通畸变进一步体现在材料表面微分磁导率分布的差异性;再次,通过特殊设计的微分磁导率检测探头,对材料表面微分磁导率的分布进行扫查;最后,由磁导率分布差异获得材料内部的不连续性信息,从而实现对缺陷的无损检测。开展了系列验证实验,结果表明,相对于传统的漏磁检测方法,新方法具有磁化强度低、磁通泄漏少、检测信号稳定的特点。新方法正、反面缺陷探测信号存在差异,在缺陷深度识别方面亦存在优势。     

钢管表面缺陷漏磁场与漏磁信号分析

分析了钢管表面缺陷漏磁场的分布；定性分析了孔洞和矩形槽缺陷的频域特性，并讨论了缺陷深度、励磁电流、周向检测探头旋转速度对矩形槽缺陷漏磁感应电压信号峰值和峰峰值的影响，得出评价缺陷深度要考虑的因素。实验结果和分析结论可为缺陷定量识别和现场实际应用提供依据。     

基于LabVIEW的脉冲漏磁检测系统

脉冲漏磁检测技术采用频谱丰富的脉冲作为激励信号,响应信号中包含多个频率的分量,从而增强了激励场对检测结构的穿透力,达到对不同深度缺陷的检测效果。根据脉冲漏磁检测原理,设计了基于LabVIEW的脉冲漏磁无损检测系统。系统由脉冲漏磁检测电路、上位计算机、数据采集卡以及相关软件组成。重点介绍了系统中的机械扫描机构、传感器模块设计及虚拟仪器软件。通过对标准试件进行检测实验,表明该系统具备良好的检测性能。     

聚磁结构在换热管漏磁检测三维有限元数值模拟中的应用

基于漏磁检测原理,针对铁磁性换热管的特点,利用有限元数值模拟方法,建立换热管漏磁检测三维有限元模型;针对提高漏磁场径向分量检测灵敏度,设计了2种聚磁结构(环形聚磁结构和锥形导向聚磁结构)。在此结构条件下,分析了漏磁场磁感应强度径向分量随缺陷深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明,采用聚磁结构后,缺陷处测点的磁感应强度增强,其中锥形导向聚磁结构的聚磁效果更好。     

基于电磁技术的油气管道应力检测方法研究

为了实现对油气管道应力的实时监测,提出了一种基于电磁技术的管道应力检测方法.在磁机械效应的J-A模型基础上,对铁磁性材料力磁耦合关系进行数学建模,推导出应力与材料磁导率的函数关系;设计管道应力检测系统,并给出了管道表面漏磁信号与材料磁导率、激励电压和线圈匝数之间的数学关系;搭建管道打压实验平台,对管壁切向应力信号与管壁...     

钢轨漏磁检测仿真分析及试验研究

为保障高速铁路的行车安全,针对现有高速铁路钢轨轨面伤损检测的需求,设计了一种携带有漏磁检测装置的钢轨探伤小车,并分析了钢轨探伤小车的结构组成和漏磁检测装置的检测原理。同时,在有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ中建立了钢轨轨面漏磁检测的三维有限元模型,针对钢轨轨面主要的裂纹类和圆柱形缺陷,在软件中进行了钢轨缺陷的漏磁场特征仿真分析。通过计算分析,得出钢轨缺陷漏磁检测信号与传感器提离值、裂纹类缺陷长度、裂纹类缺陷深度、圆柱形缺陷直径、圆柱形缺陷深度的对应变化关系。最后,通过制备人工裂纹类和圆柱形钢轨缺陷,搭建起钢轨漏磁检测的试验平台,通过漏磁检测试验,验证了软件仿真结果的正确性。     

基于改进信赖域算法的三维不规则缺陷重构

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料设备的在线检测当中,是一种有效的缺陷检测方法。如何利用缺陷漏磁信号进行三维不规则缺陷轮廓重构是漏磁检测中的关键问题。然而,三维不规则缺陷漏磁检测的有限元模型计算量大,因此难以快速获得精确的漏磁信号,并且由于缺陷重构的不适定性,研究中不容易获得不规则缺陷的精确轮廓。本文提出了一种用于计算三维不规则缺陷漏磁信号的单元磁偶极带叠加模型,并验证了使用该正演模型进行漏磁计算的有效性,针对三维缺陷轮廓重构的高维优化问题,提出了一种带边界约束的基于信赖域的投影Levenberg-Marquart算法,实现了三维不规则缺陷轮廓的重构。实验结果表明:该三维不规则缺陷重构方法不仅不需要大量的漏磁检测数据,并且相对于群智能算法,重构误差降低了90.1%,最大深度误差降低了53.9%,耗费时间减少了96.1%,实现了高精度的缺陷重构。     

巨磁阻传感器在管道漏磁检测中的应用

磁性传感器在无损检测中已经有了很大的应用，与传统的磁性传感器相比，巨磁阻传感器有着灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、体积小，价格低等优点。介绍了巨磁阻传感器及其在输油管道缺陷漏磁信号检测中的应用，表明采用巨磁阻传感器的检测系统可以检测到管道壁上的微小缺陷。