基于正交电磁原理的PCCP断丝检测有限元仿真分析

预应力钢筒混凝土管(PCCP)广泛应用于南水北调等大型水利工程,其内部的预应力钢丝断裂会直接导致爆管事故的发生。针对正交电磁法检测PCCP断丝的原理,采用有限元分析法构建了仿真模型,分析了断丝的轴向位置、周向位置对检测信号的影响,为实际检测提供理论指导,最后在PCCPDE 3 000×5 000管道进行实验验证,该模型真实地模拟了实际情况。     

桥梁缆索断丝微磁检测技术研究

基于铁磁材料的剩磁现象,建立了桥梁缆索断丝缺陷漏磁场分析有限元模型,分析了断口处钢丝表面及空气中的漏磁场分布规律,计算了空气层中漏磁场的强度,为微磁探伤技术的应用提供了理论依据;搭建了基于微磁原理的缆索断丝检测试验平台,采用三维磁阻式传感器对缺陷缆索的模拟试件进行了探伤实验,试验结果证实了缆索钢丝中剩磁场的存在及断丝处漏磁场的可检性,分析了不同断丝数量及不同断丝位置的漏磁信号特征,验证了理论分析的正确性及微磁检测方法的可行性;基于微磁原理的缆索断丝无损检测系统,可省略笨重的激磁单元,为实现检测装置的节能化与轻量化设计提供了科学依据。     

电磁成像金属探伤传感结构激励模式的仿真研究

针对电磁成像金属探伤传感系统的激励模式的选择问题,对电磁金属探伤传感系统的3种主要的激励模式—单激励模式、相邻激励模式、相对激励模式进行了研究,并对后两种激励模式在不同的激励信号方向下进行了对比研究,提出了一种基于Ansoft Maxwell电磁仿真软件对八线圈的传感结构以及被测金属板进行建模的方法,在3种不同激励模式下,分别求解出八线圈传感结构检测端的感应电压信号,并进行了比较和分析。仿真结果表明,在电磁成像金属探伤传感系统中,以正弦电压信号为激励信号,当采用激励信号同方向的相对激励模式,则系统激励电磁场范围最大,检测到的感应电压信号幅值最明显,传感器灵敏度也最强。该仿真分析以及结果对实际电磁成像金属探伤传感系统的设计以及图像重建算法的开发都具有指导意义。     

一种钢丝绳断丝无损定量检测方法木

钢丝绳已广泛应用于电梯、起重机械、客运索道等相关行业,由其断丝、磨损等缺陷所引起的安全问题备受人们关注.采用低频透射式电涡流检测方法,设计一个探头沿径向对称布置的可调整式环形涡流探伤装置,克服了提离效应、边缘效应以及集肤效应对检测系统的影响.选取感应信号相对于激励信号的峰-峰值差和相位差作为特征量,采用数字式峰-峰值算法和占空比原理计算信号特征量.针对钢丝绳电涡流无损定量检测系统,采用断丝数量和断丝位置表征断丝缺陷,建立断丝缺陷与特征量、传感器参数、钢丝绳特性以及后两者间相对关系的广义甬数模型,通过最小二乘拟合法确定系统函数模型,结合空间等间隔采样技术定量分析断丝缺陷,并探讨了此检测系统相关参数的确定.设计了一套以计算机为核心的无损检测系统,针对自制钢丝绳进行实验研究.实验结果表明特征量确定合理、提取方法合适、广义函数模型有效、系统总体方案可行,为钢丝绳电涡流无损定量检测系统的实现和推广奠定了基础.     

神经元网络钢丝绳断丝信号定量识别技术

在分析了钢丝绳电磁无损探伤技术的发展对检测系统提出的新问题之后，尝试了采用多层神经元网络改进Ｂ－Ｐ算法设计钢丝绳检测网络。讨论了加快网络收敛的主要措施。实验结果表明，采用神经元网络可以较好地解决钢丝绳断丝信号的定性、定量分析。     

钢丝绳断丝缺陷涡流检测方法

设计了一种在钢丝绳内主要感生轴向涡流的新型无损检测探头,为了确认其可行性,采用退化向量位(Ar)有限元法对钢丝绳涡流检测进行了数值模拟。基于仿真结果设计并制作了钢丝绳涡流检测探头,并通过检测带有断丝缺陷的钢丝绳模拟试件和实际钢丝绳验证了其有效性。仿真与实验结果表明,所开发的新型涡流检测探头对钢丝绳断丝缺陷检测非常有效。     

九相异步电动机的非正弦驱动仿真试验

为了对多相电机非正弦驱动系统进行研究,分析了非正弦驱动技术的原理,建立了适用于仿真的九相异步电机模型。以Matlab Simulink为开发平台,应用推广的Park变换,把自然坐标系下的电机模型转换到d-q谐波平面,并在此基础上建立了通用型的仿真模型。基于多相电机可以注入高次谐波增强电磁转矩原理,向定子侧注入1、3、5、7次电压的叠加,并对非正弦供电与正弦供电情况下的电机转速、电磁转矩波形进行了对比。仿真分析结果验证了该电机模型的正确性,以及非正弦驱动技术的优越性。     

基于在线检测系统的矿用钢丝绳损伤信号抑噪的研究

在对钢丝绳结构和LF型缺陷分析的基础上,通过漏磁检测技术对钢丝绳断丝损伤数据进行检测。针对输出的损伤检测数据易受到环境和机器信号干扰的现状,采用了小波滤波的数值分析技术,以Matlab仿真软件对损伤输出信号开展抑噪研究。Matlab仿真软件结果显示小波滤波技术能有效地分离出有用的钢丝绳损伤信号波形图,能帮助工作人员及时找到钢丝绳断丝损伤部位,提高了处理安全隐患的实效性,保障了煤矿企业安全生产,研究结果可为矿井钢丝绳缺陷检测数据处理分析提供思路。     

基于STM32的多通道探头阵列低频电磁检测系统研究

针对多通道探头阵列低频电磁检测系统进行研究,阐述了低频电磁技术检测机理和组成结构,提出采用多通道感应式磁传感器检测线圈阵列作为缺陷信号有效拾取介质,并基于STM32控制器完成多通道阵列励磁探头、激励电路、信号调理采样电路及存储读取一体化电路模块的系统化设计。实验结果表明,该系统运行稳定,可有效规避外部杂散磁场干扰,并实时输出当前检测位置缺陷信息(幅值、相位),为低频电磁无损检测技术的进一步发展提供了优良的实验基础。     

基于相关自适应器的EM-MWD信号检测系统设计

经EM-MWD(electromagnetic method measurement while drilling)电磁通道传输至地表的信号很微弱并且极易受到白噪声、奇异噪声、工频噪声及其谐波等干扰,导致信号特征参数提取的准确度降低,为了解决这一难题,通过对电磁波传输信道的研究,根据接收初始信号强度以及自适应检测和相关检测的特点,研究并设计了相关自适应器,并基于此设计了电磁随钻地表信号检测系统。然后用Hilbert变换求信号包络,完成了数据拟合和残差分析,并计算了信噪比、均方根误差和误码率,最后做了实验。仿真和实验结果表明,利用该检测系统,能够提高信号特征参数的准确度,达到有效降噪目的,对后续分析和研究提供了保证。     

钢丝绳损伤信号识别系统的研究

当前由于钢丝绳损伤检测系统的可靠性差,所引起的安全事故屡见不鲜.论文根据断丝、截面积损伤信号的不同特点,选用小波分析算法、BP神经网络和电压幅值比较法对损伤信号进行分类分析,并通过Matlab仿真软件检测,系统可靠性高,能有效预警.     

输电线电磁无损检测系统研发

针对传统输电线结构损伤检测系统存在检测效率低、技术落后以及安装繁琐等缺点,设计了一套基于电磁无损检测技术的输电线结构损伤检测系统。该系统利用电磁感应原理,采用涡流检测技术实现对输电线的无损检测。通过DDS技术产生激励信号驱动涡流探头,利用正交锁相放大技术提取输电线损伤信号,最终将采集到的数据发送到上位机中进行分析处理,从而实现对输电线结构损伤的无损检测。实际试验结果表明,系统能有效地监测到输电线结构中的涡流信号,并能根据此信号得出输电线损伤的位置,检测结果符合设计预期。     

管道平衡电磁内检测技术串联谐振激励电路研究

针对平衡电磁技术对管道内表面周向、轴向裂纹缺陷检测的灵敏度问题,提出采用串联谐振激励电路增大激励电流,提升检测灵敏度的方法.利用电磁场理论分析了平衡电磁技术激励电流对检测信号的影响,以有限元仿真的方式计算了不同激励电流下检测信号的曲线与幅值,研究了串联谐振电路减小激励线圈阻抗,增加激励电流的机理,设计了基于串联谐振的激...     

基于类洛伦茨系统的微弱信号检测及其电路实现

基于一种类洛伦茨(Lorenz)混沌系统,利用周期微扰的混沌控制方法,应用于微弱信号的检测。首先,构建一个受控的类Lorenz检测系统,通过调节系统两参数可将混沌系统控制可在所期望的周期轨道内。利用李雅普诺夫(Lyapunov)指数谱及分岔图分析,选择适当的两个参数值,将系统控制在混沌临界状态,当加入混有高斯白噪声的微弱信号时,系统发生相变,由混沌临界状态转变为周期三状态,从而检测出与外加激励信号同频率的微弱正弦信号。此方法不需要利用梅尔尼科夫(Melnikov)方法计算复杂的系统发生相变的激励信号幅值的精确解,实现方法简单易行,MATLAB仿真结果表明该系统可以实现极低的信噪比。在理论和数值分析的基础之上,该文设计了微弱信号检测电路,仿真和实验结果表明,该方法能够有效实现微弱正弦信号的检测。     

基于相关性的钢丝绳断丝特征提取

断丝信号与正常信号的非相关性是断丝信号的重要时域特征。以相关分析理论为指导,研究钢丝绳检测信号的相关性,提出一种获取断丝相关特征的方法。利用检测信号的相关运算,通过选择时延,提取断丝信号与股波信号在特定时延点的相关特征。研究相关窗长度和时延对结果的影响,提出确定相关窗长度和最佳时延的方法。最后针对一段检测信号,验证提取断丝相关性特征的过程。相关性是时域信号的重要特征,基于该特征的相关性识别方法对于提高断丝自动识别的可靠性和准确性具有一定的应用价值。     

基于小波分析的刮板输送机断链故障检测系统

为切实掌握刮板输送机运行状态,降低刮板输送机断链事故概率,设计一种基于小波分析的断链故障检测系统。系统硬件选择电磁屏蔽性能良好的XS1 N30PA349电感式传感器,运用S7-1200可编程控制器完成系统信号收发,利用Tpc7062K触摸屏显示故障检测输出结果;系统软件包含控制器程序与监控页面,在软件主程序中通过动态时间规整法调节故障检测周期,使用小波分析法划分信号频率分量,在Elman神经网络中引入小波函数,根据可信度概念完成刮板输送机设备故障检测。仿真结果表明：所建系统故障检测精度较高,检测时间较短,可为煤矿开采的顺利进行提供参考借鉴。     

基于平衡电磁技术的管道裂纹全角度检测方法

针对管道表面裂纹缺陷方向各异的问题,提出一种基于平衡电磁技术的裂纹全角度检测方法。通过麦克斯韦方程分析了时谐电磁场下管道内表面的电磁分布,根据磁通与感应电流的畸变分析了管道表面各方向裂纹的检测机理与检测信号规律,并证明了平衡电磁技术对管道裂纹全角度检测的有效性。利用有限元方法计算分析了裂纹与检测方向成七种不同角度时管道内表面的电磁畸变程度,并通过仿真得到相应的感应电压信号,根据仿真结果进行有效性试验,结果表明,平衡电磁检测技术能够对管道表面裂纹实现全角度检测,检测信号特征以检测方向与裂纹成30°夹角为分界,0°～30°信号特征为先波谷后波峰,检测信号幅度随着角度增加逐渐减小,峰谷间距快速变小;30°～90°信号特征为先波峰后波谷,检测信号幅度随着角度增加逐渐增大,峰谷间距缓慢变小;当检测方向与裂纹成30°时,感应电压信号为双峰谷特征,且峰峰值最小。该方法为管道表面裂纹角度的量化研究提供了理论依据和实验基础。     

基于磁荷棱分布的断丝漏磁场模型研究

根据断丝漏磁场的特征，对钢丝漏磁场的产生进行了分析；提出基于棱分布的断丝漏磁场解释模型；对钢丝直径和提离值对漏磁场的影响进行了分析；与简化的点磁荷模型进行了比较研究，获得了钢丝漏磁场的点磁荷模型简化条件。     

基于小波分析的钢丝绳断丝信号检测

利用漏磁法检测钢丝绳断丝,利用小波变换的变焦特性和局部化性质对检测信号进行了多分辨率分析.结果表明,该方法在奇异信号检测和局部化分析方面具有优异的特性,可以聚焦到信号的细节,适合突变信号的时频分析处理.应用小波变换对钢丝绳断丝检测信号进行了奇异性分析,可以准确判断断丝位置和根数.     

基于 FPGA 的函数波形发生器设计

研究了 DDS 技术及波形信号的产生原理,基于 verilog 语言设计软件程序实现 DDS 功能,并设计子程序来实现多种波形信号发生模块.系统通过了 Quartus II 软件编译仿真验证,并下载到 FPGA 开发板中测试,可以得到频率,幅度,相位可调的正弦信号及调制波、锯齿波、三角波、方波等多种波形.测试结果表明,该函数信号发生器具有输出稳定,精度高,波形质量好等优点