基于双磁场的管道非体积损伤检测研究

管道应力集中区的应力量化对管道寿命评估及安全预防具有重要作用。 弱磁检测技术是一种有效的应力集中检测方法,但是管道的硬点也会产生类似的缺陷信号对应力量化分析产生干扰。 本文建立了管道非体积损伤的磁信号检测解析模型,分析了硬点及应力对管材磁特性参数的影响,对硬点及应力集中区在不同励磁强度下的信号特征进行了研究,提出利用强弱励磁的双磁场应力检测方法用以排除硬点对应力弱磁信号的干扰,对理论研究进行了试验验证。 研究结果表明:弱励磁下,磁化强度随应力及硬度增大而减弱。 磁化强度的衰减梯度随应力增大而增大,随硬度增大而减小;强磁激励下,磁化强度随硬度增大呈近线性减小趋势且不受应力变化影响。 引入信号特征磁敏系数表征不同励磁强度下非体积缺陷的检测能力,10 kA/ m 励磁下,随着应力增大,磁信号的切向磁敏系数从 1. 54 增强到 25. 87,随着硬度的增大,磁信号的切向磁敏系数从 7. 46 增强到33. 87,应力及硬点均有较好的识别能力;30 kA/ m 励磁下,随着应力增大,磁信号的切向磁敏系数从 0. 07 增强到 0. 54,随着硬度的增大,磁信号的切向磁敏系数从 0. 49 增大到 4,硬点仍有较好的识别能力,应力识别能力低,因此利用强弱磁双场检测方法可以排除硬点对应力检测的干扰。     

管道缺陷漏磁检测信号的仿真

漏磁检测是管道无损检测的常用方法,也是最有效方法之一.在检测管道的过程中,对于不同的缺陷会检测到不同的漏磁信号.通过建立管道检测的实体模型,对管道斜向裂纹缺陷所产生的漏磁信号运用ANSYS有限元软件进行模拟仿真,从仿真信号中的磁通密度纵横向矢量图中,直观地显示了漏磁场附近的特点,找到缺陷轮廓及参数.利用有限元可以分析出,缺陷漏磁场的峰值会随着裂纹的倾斜角度、宽度、深度、提离值的大小变化而变化,可以方便地建立大量大小不一形状不同的缺陷样本库,为缺陷的识别提供依据并为定量分析做准备,为进一步对漏磁场的研究打下基础.     

基于Feature Boosting的管道电磁内检测多传感信号缺陷解析算法

随着管道在能源运输中发挥越来越重要的作用,管道的健康管理势在必行。管道内检测是一种常用的管道寿命维护方法。在管道内部环境极其复杂的地方,内部检测得到的信号含有较强的噪声和干扰。因此,如何准确地识别缺陷信号是一个难题。基于管道内检测器的多传感检测信号,提出了一种基于Feature Boosting的信号解析缺陷检测算法框架。该框架通过加强特征构建和层次分类,不仅可以对管道内检测各种复杂信号进行正确分类,还可以实现缺陷信号的准确识别。同时,为了展示检测算法框架的高灵活性和鲁棒性,在实验室环境、模拟环境和实际环境三种不同环境下对标本进行了试验和验证。在实际环境检测信号的分类中,与不同算法进行了比较,并使用f评分进行了定量评价,验证了所提框架的有效性。     

管道机器人采集图像缺陷检测方法研究

针对管道机器人采集管道缺陷图像边缘提取准确性较低的问题,提出一种基于自适应的管道图像缺陷检测方法。首先,采用引导滤波对单尺度retinex算法进行改进,实现自适应增强管道图像,并通过双边滤波改进canny算法进,实现管道缺陷的有效提取与检测;然后,结合自适应图像增强算法与缺陷检测算法,详细设计了管道机器人缺陷检测算法流程;最后,通过在饱和蒸汽Q235A（φ300×8 mm)管道进行缺陷检测,对提出算法进行了验证。结果表明,本研究算法可自适应调节图像亮度达到亮度均衡,并良好地保留图像纹理细节,对管道缺陷的检测识别准确率可达到97%,相较于对比算法,直方图均衡化算法、SLVM算法、同态滤波算法,本研究算法的标准差平均降低了71.2%,平均梯度提升了15.1%,峰值信噪比提升了9.6%。     

基于低频电磁技术的管道缺陷检测方法研究

为了系统地研究基于低频电磁技术的管道缺陷检测方法,建立了其二维有限元模型。借助ANSYS参数化设计语言(APDL),进行了循环仿真计算,研究了不同尺寸缺陷的漏磁场分布;对漏磁场的信号进行微分处理,得到了所隐含的缺陷信息,并进行了实验验证。研究结果表明,该方法在锅炉水冷壁等管道缺陷的无损检测中有较强的实用性。     

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。     

油气管道缺陷检测的数据处理方法回顾与展望

油气管道缺陷检测中的数据处理方法主要包括传统的数据处理方法,如谱分析、统计分析,以及后来发展起来并广泛应用的小波分析、自适应滤波处理、支持向量机、人工神经网络、模式识别、数据融合等新方法。本文分析了各种用于管道缺陷检测的数据处理方法的优缺点,并指出当前研究中所存在的问题。最后探讨了这一领域中可能的发展方向。     

交流电磁场应力测量法在管道应力内检测中的应用

为解决管道本体应力集中区域的内检测问题,以交流电磁场应力测量法（ACSM）为依据,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真建立石油管道电磁场二维仿真模型,分析管道表面磁场分布规律,研究ACSM法应力测量传感器结构和工艺参数对测量结果的影响。研制基于ACSM法的应力测量传感器,设计开发管道应力内检测系统,开展了静载拉伸应力测量试验研究以及现场牵拉试验。仿真模拟结果与应力测量传感器的实际测量结果相吻合,在被测试件弹性限度内,随着施加应力的增加,传感器的测量幅值呈正比增长态势;现场牵拉试验过程中,传感器幅值大小与施加应力大小存在较好的映射关系,对被检管道施加105 MPa应力时,传感器的差值电压幅值可达259 mV,整套系统在应力测量试验中运行良好,可有效识别应力集中区域。     

基于CCD的管内移动机器人管道缺陷检测系统

设计制作了一种独立轮驱动直进式管内移动机器人，适合于Ф131mm管径的金属管道，装载CCD图像采集系统获得管内壁图像，图像存储在PC机上采用数字图像处理技术进行后续处理，实现管内腐蚀、裂痕和涂层损坏等缺陷检测，并得到了很好的实验结果。     

基于波形特征提取的管道腐蚀缺陷量化研究

针对当前管道腐蚀缺陷检测的研究现状，提出采用缺陷漏磁场的切向分量作为漏磁检测仪采样的原始信号，将管道内分布的96路传感器信号插值和周向展开显示，定义了缺陷漏磁信号波形的特征量，借助多元统计分析方法来定量评价缺陷外形的长、宽、深，实验得出该量化缺陷方法有效，精度在允许范围内。     

磁粉探伤技术分析与判断

对磁粉探伤技术从理论、实际中加以分析，并从如何正确分析和判断零件磁粉探伤中发现的缺陷方面加以总结。     

管内检测机器人在弯管处的通过性能研究

对管内检测机器人在弯管处的通过性问题进行了研究。从空间几何体应满足的几何关系和力学平衡两方面条件出发,对单节机器人在弯管内的运动作了分析,建立了机器人通过弯管的数学模型,并研究了模型的计算方法。通过算例计算,得出了单节机器人的运动轨迹和各运动轮上的弹簧伸缩量,并根据机器人在弯管内的尺寸限制,求得了机器人通过弯管的最大直径。算例证明了本模型得到的机器人运动轨迹平滑,解决了已有模型得到的轨迹存在间断点的问题,为机器人尺寸设计和后续研究提供了理论基础。     

管道机器人适应不同管径的三种调节机构的比较

为了使管道机器人能够适应管径为400～650mm的管道,介绍了3种适应不同管径的常用调节机构.分析了每种调节机构的力学特性,给出了计算结果,比较研究了各种调节机构的优缺点.针对工程需要,选用了滚珠丝杠螺母副调节机构,滚珠丝杠上的筒式压力传感器保证驱动轮和管道内壁间的压力始终处于稳定的范围,使管道机器人具有充裕并且稳定的牵引力,牵引力的实验表明该调节机构具有1404N的牵引力输出.该调节机构能很好地适应管径为400～650mm的管道.     

潜入式微细管道机器人的全程定位方法

提出一种潜入式微细管道机器人的全程定位方法,设计了基于PSD位置敏感原理的曲率传感器及其检测系统.结合机器人移动参数及检测的初始条件,运用管道机器人全程定位算法在全局坐标中描述了管道机器人的空间位置.     

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。     

嵌入式中频感应热疗设备监控系统

交变磁场感应加热装置是肿瘤磁感应热疗的关键设备,其中对中高频强磁场设备的监控是个难点.该文采用上、下结构的多机监控方案:嵌入式的下位机实时检测磁场和温度,并实现对磁场强度的控制,上位机显示、分析和储存磁场和温度.实验表明,该监控系统具有较高的抗干扰能力、可靠性和精度.     

基于坐标偏移磁偶极子-牛顿-拉夫逊法的三维不规则缺陷重构方法

漏磁检测因其操作方便、对检测环境要求低、自动化程度高等特点,被广泛应用于铁磁性材料的缺陷检测中。 而不规则缺陷漏磁重构的病态性导致重构结果精度低,特别是三维不规则缺陷的漏磁重构。 因此,本文将三维缺陷的重构问题转化为二维缺陷重构问题,提出了坐标偏移磁偶极子前向模型,可以快速精确地计算任意复杂缺陷的漏磁信号,并使用牛顿-拉夫逊法,实现对三维不规则缺陷的重构。 仿真和实验结果表明,本文所提重构算法相比于 Levenberg-Marquardt 重构算法有明显的精度提升,重构误差平均减少了约 41% ,最大深度误差平均减少了 62% ,实现了三维不规则缺陷的快速重构。