一种基于远场涡流的管道大面积缺陷定位检测方法

在管道大面积缺陷的远场涡流检测中,由于远场涡流信号两次穿透管壁,远场涡流检测信号会两次出现对应于缺陷的特征响应,第1次响应为峰值信号,第2次响应为伪峰信号。峰值信号可实现管道检测处缺陷的正确定位与定量,而伪峰信号会在管道检测处造成错误的缺陷评估。并且,伪峰信号因为缺陷的形状、大小以及检测线圈尺寸而各异,对于缺陷定位、定量分析的影响亦不同。为了去除伪峰信号,首先采用同轴双接收线圈来获取具有时移关系的2个涡流检测信号,并校正2个检测信号由于检测位置以及其他因素造成的差异;然后,采用维纳去卷积滤波器滤除噪声并移除伪峰信号;最后,通过基于远场涡流的双接收线圈检测仪器,测试具有缺陷的管道。测试结果表明,该方法可行,具有很好的实用性。     

基于远场涡流的管道局部缺陷定量评估方法

在基于远场涡流的管道缺陷定量检测中,设置12个紧贴内管壁、周向均匀分布的传感器作为接收线圈来实现管道局部缺陷的检测。当发射线圈处于管道缺陷位置时,传感器检测的远场涡流相位信号中叠加了发射线圈处缺陷所造成的伪峰信号,影响了传感器处管道缺陷定量分析的正确性;为了去除伪峰信号,在远场区域,设置了与发射线圈同轴的双接收线圈。去除伪峰后的传感器检测信号再进行强局部线性回归和小波阀值去噪处理,得到能真实反映管道局部缺陷的特征信号;最后,基于特征信号,提出了分别适用于单支管道和拼接管道的缺陷定量评估方法。通过实验验证,该评估方法在管道缺陷的定量检测中具有很好的实用性。     

石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理

脉冲远场涡流检测相较于常规远场涡流检测可提供更多的时频信息以用于被测管道分析,因此脉冲远场涡流检测在石油管道内检测技术中具有更广泛的应用前景。通过分析管道内脉冲远场涡流检测信号的时域信息,得出电压负峰值更适合作为实际检测中缺陷分析的特征量,并且用基于脉冲远场涡流的检测仪器进行了测试分析与验证。通过ANSYS模拟实际有缺陷管道内的脉冲远场涡流检测,并提取电压负峰值作为特征量,得出当发射线圈处于缺陷位置时,检测特征信号亦会产生变化,出现伪峰。通过设置双检测线圈达到消除发射线圈附近缺陷对电压负峰值的影响,在分析中发现双检测线圈由于不同位置对电压负峰值的影响可以通过零均值归一化的方法消除。零均值归一化方法在脉冲涡流检测中的应用具有重要意义,其不仅可以消除线圈位置对检测信号带来的影响,亦将检测信号映射到统一尺度。所提出的方法通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证,提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性。     

铁磁性管道物理参数反演方法研究

铁磁性管道的物理属性(管道内径、磁导率和电导率)是管道缺陷定量的重要补偿因子。基于管道内部环境的涡流阻抗模型,提取管道物理属性对应的阻抗相位作为物理参数反演的特征信号;分析了不同管道内径对检测的相位特征信号的影响,并给出双接收线圈模型以实现不同内径管道的物理参数反演。为了达到不同管道内径物理参数的检测,实现相位特征信号到管道物理属性的非线性逆映射,提出基于非线性多项式和最小二乘支持向量回归机LS-SVR的反演模型。最后通过基于远场涡流的检测仪器测试管道,证明了在双接收线圈模型基础上,基于LS-SVR的管道物理参数反演方法的可行性。     

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.     

铆接结构缺陷检测中远场涡流传感器的优化设计

飞机机身多层铆接结构厚度较大,结构复杂,传统无损检测方法难以用于对其进行外场检测。远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,可穿透较大厚度的被测试件,对铆接结构中缺陷的检测具有潜在优势。为在铆接结构中实现远场涡流效应,从信号增强与磁场抑制两方面入手,设计一种新型平板远场涡流传感器。信号增强方面,给激励线圈加装磁路来聚集和引导磁场,从而增强间接耦合磁场;磁场抑制方面,在激励线圈与检测线圈之间加装磁场抑制单元来抑制直接耦合磁场。通过信号增强与磁场抑制的共同作用,从而在铆接结中实现远场涡流效应。围绕传感器设计这个核心,对信号增强单元以及磁场抑制单元的尺寸形状、材料组成进行仿真研究,综合得出最优的传感器设计方案。仿真与试验的结果验证了将远场涡流检测技术应用于铆接结构中缺陷检测的可行性。     

旋转磁场阵列式传感器设计及管道缺陷的仿真研究

管道内壁腐蚀具有不同的形状和取向,需要对不同的缺陷产生相对的横向的涡流场,方能有效地检测到相应的涡流产生的二次磁场的扰动信号。基于涡流检测技术,提出了一种用于在役检测管道内壁腐蚀状况的新型阵列式传感器探头设计方法,该探头使用相隔60°的3组绕组并通以三相电流来产生旋转磁场,对管道进行励磁;使用新型的高灵敏度巨磁阻(GMR)传感器芯片代替传统的线圈检测器来提取管道缺陷信号。通过有限元分析研究了三相电流激励频率、传感器提离以及激励电流对检测效果的影响,结果表明所设计的探头能够准确地识别并定位不同取向的管道缺陷,设计方法具有一定的可靠性。     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

基于粗糙集的管道缺陷远场涡流检测系统

基于远场涡流法对管道缺陷进行检测,根据粗糙集理论中的约简算法、规则提取算法及分类可信度分析等对数据挖掘技术在管道缺陷检测中的应用进行了研究,内容涉及管道缺陷的检测、远场涡流法的原理、数据挖掘和粗糙集中的数据简约及算法等.实验表明,该方法具有良好的缺陷可识别性.     

飞机紧固件孔周裂纹检测远场涡流传感器设计及优化

飞机多层金属紧固结构作为飞机重要承力部件在连续受地-空-地循环载荷作用,使铆钉、高锁螺栓等紧固件孔周产生应力集中从而萌生疲劳裂纹。传统无损检测方法难以在在役情况下进行检测,而远场涡流检测技术在原理上突破集肤效应限制,对深层隐藏缺陷检测具有巨大优势。设计研发了与传统平面远场涡流传感器结构不同的新型平面远场涡流传感器,采取激励线圈与检测线圈同轴放置,大幅缩小了传感器尺寸,检测线圈位于激励线圈内部,且在检测线圈与激励线圈之间设计有磁场分流结构。通过有限元仿真对激励线圈尺寸、磁场分流结构材料及其组成方式进行系统的分析,得出最优的传感器设计方案。试验结果表明,设计研发的新型远场涡流传感器可以检测埋深4 mm、尺寸为(长×宽×深) 2×0. 2×4 mm的紧固件孔周裂纹,且随着缺陷长度的增大,信号幅值也随之增大。     

高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷定位方法研究

管道内外壁缺陷的有效区分是对缺陷进行有效量化的前提,提出一种基于动生涡流的高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷的定位区分方法,利用涡流磁场与外磁场的耦合作用时内外壁磁场信号的变化差异特征区分缺陷位置。首先建立高速漏磁检测数学模型,分析了涡流分布特点以及涡流磁场与外磁场耦合作用规律,利用有限元方法计算分析不同位置时,耦合作用规律对管道内外壁磁化状态影响及内外壁缺陷漏磁场信号差异特征;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度、不同检测位置处钢管内外壁缺陷区分效果进行实验研究。结果表明,接近磁化线圈位置时,管壁内产生的涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相同、与管道内壁磁场方向相反,在离开磁化线圈位置时,涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相反、与管道内壁磁场方向相同;不同检测位置处,管壁磁场变化规律相反,且速度越快,磁化状态影响受影响程度越大,内外壁漏磁场信号差异特征越明显,高速检测时可有效对管道内外壁缺陷进行定位区分,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统

本文提出带集中式绕组可方便开合的新型探头设计,实现基于旋转电磁场涡流原理的管件外检测。通过COMSOL有限元模型研究了集中式绕组产生的旋转磁场特征及接收线圈参数对检测效果的影响,仿真结果表明集中式绕组可产生适于管件外壁缺陷检测的旋转电磁场,匝数较多、紧贴管道外壁并位于激励线圈端部的圆形线圈可更好地实现畸变信号拾取。构建了外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统,实现了对0.5 mm宽的周向与轴向裂纹检测,测试了系统对不同深度裂纹的识别能力,并利用位于管道外壁0到90°不同位置的裂纹验证了检测系统对裂纹周向定位能力,结果表明研发系统可进行任意方向裂纹的检测和周向定位,为连续管等管状构件的外检测提供一种新的方法。     

远场涡流传感器与信号调理电路优化设计及其应用

传感器设计是远场涡流检测系统的核心与关键。结合仿真与实验研究远场涡流传感器与信号调理电路的优化设计方法：采用电磁屏蔽、磁路，以缩短探头长度、增强检测信号；采用组合滤波与正交锁相放大电路。以增强微小缺陷的检测能力；采用同态滤波以及误差修正等数字信号处理技术，以提高检测结果可靠性。实验结果表明，上述方法对于提高系统性能行之有效。     

管道弯头缺陷检测外置式远场涡流探头设计

远场涡流技术在金属管道的无损检测中应用广泛,但通常需要设备停机以便将探头放入管内。为满足压力管道在役检测的需求,针对其易腐蚀的弯头部位,设计了一种在管外放置的远场涡流探头。首先,应用有限元软件对探头的结构及其激发磁场的效果进行了仿真设计;而后建立了弯头缺陷远场涡流检测仿真模型,分析了内、外壁缺陷深度与检测信号特征量的定量关系;最后搭建试验平台进行了预制缺陷检测试验。结果表明:探头电压信号的相位随缺陷深度的增加而近似线性减小,可用于缺陷深度的定量;内壁缺陷信号的相位减小得更快,利用相位特征量可对仅有外壁或内壁缺陷时的缺陷深度进行定量,而不能对两种缺陷都存在的情况进行定量。     

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。     

三维远场涡流探头的设计与应用研究

设计了一种新型三维远场涡流探头，通过其远场耦合特性确定了合适的屏蔽结构。以油田采油钢管为检测对象，对管壁的对称缺损和不对称缺损进行了对比检测实验，结果表明：新型探头可确定缺损的三维位置，既适用于大管径管道测量，又适用于小管径管道测量，适用性较高。     

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。     

远场涡流检测技术的研究与应用

针对远场涡流检测技术这一先进科技的理论作了研究分析 ,并阐述了其首次应用在国产首台 60万千瓦机组的高压加热器钢管的质量检验中所取得的良好效果 ,为钢管质量检验提供了良好借鉴。