管道超声导波检测用磁致伸缩涂层传感器研究

为克服磁致伸缩带材导波检测技术对耦合剂的依赖,又能满足对异形部件的检测需求,本文提出了一种磁致伸缩涂层导波检测的新方法.结合Fe-Ga磁致伸缩合金具有高的磁机械耦合系数,通过热喷涂技术制备Fe-Ga合金涂层,磁致伸缩为32×10-6.在1 m长预置人工缺陷的316L不锈钢管道一端喷涂Fe-Ga涂层,设计磁致伸缩涂层传感...     

纵向导波磁致伸缩传感器信号检测的实验研究

阐述了纵向导波磁致伸缩传感器应用于钢管无损检测中的基本原理.对纵向导波磁致伸缩传感器激励导波和导波的信号检测进行了实验分析,利用磁致伸缩导波无损检测系统在管径为Φ38 mm的完整钢管激励不同频率导波,选择频散特性不明显的激励频率应用于缺陷管道检测,检测信号较好的反应出不同尺寸缺陷.该实验结论和数值计算结果相吻合.     

用于板结构损伤检测的磁致伸缩传感器

基于铁磁性材料的磁致伸缩特性,提出一种用于非铁磁性板结构损伤检测的磁致伸缩传感器。该传感器分为激励和接收两部分,由8字型线圈、镍带以及偏置永磁铁组成。根据磁致伸缩效应,激励部分在板中激励导波,波在板中传播,遇缺陷及边缘反射,通过磁致伸缩逆效应,由接收部分接收其反射信号。根据反射信号的到达时间和波在板中传播的速度,可判断出板中缺陷所在位置。改变恒定偏置磁场与时变磁场的方向可以在板中激励不同波型的导波。实验结果证明:该传感器设计是可行的,且具有价格便宜、灵敏度高、可与被测结构分离等优点。     

基于磁致伸缩电磁超声导波的钢板焊缝缺陷检测

针对工业现场使用压电超声波检测焊缝缺陷时需使用耦合剂的问题,研究了通过无须耦合剂的基于磁致伸缩电磁超声对薄钢板焊缝中缺陷进行检测的方法,并且针对电磁超声换能效率低、信号微弱的问题,通过仿真优化了回折线圈结构参数,选择了三分裂回折线圈,并探究了导波频率对缺陷检测灵敏度的影响。仿真结果表明:相比于无分裂线圈,选择三分裂回折线圈后激励信号面内位移幅值提高了94.2%,随着导波频率增加,缺陷反射回波幅值表现出先增大再减小的变化规律。实验结果表明:S0模态Lamb波垂直入射焊缝时,焊缝本身产生的回波与缺陷信号相比相对较小,缺陷检测阈值达到1 mm,缺陷定位误差小于2 mm,证明了电磁超声导波具备检测焊缝中毫米级缺陷的能力。     

磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计

偏置磁场大小是磁致伸缩纵向导波传感器设计的关键参数之一,最佳偏置磁场的选择受到材料和激励条件的影响,故要求导波检测系统中偏置磁场可调节性好.目前使用的偏置磁场有两种,其中螺线管线圈产生的磁场信号干扰大,信噪比低,永磁体提供的磁场可调节性不佳.为此,提出一种偏置磁场可以调节的结构方案,并通过该方案研制了一种可以调节的偏置...     

开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的实验研究

磁致伸缩导波技术具有单点激励即可实现长距离检测的优点,但在检测非铁磁性构件或端部外露构件时面临难题.在分析已有磁致伸缩导波传感器检测原理的基础上,提出首先利用磁致伸缩效应在铁磁性波导管中产生导波;然后通过端部将其传入构件实现检测的原理,构建了开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的研究实验平台.采用270 kHz的纵向模态导波,在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25 mm低碳钢钢管上可检测出0.5mm深刻槽和Φ5 mm的通孔缺陷,且在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25mm不锈钢钢管上可得到明显的端部回波信号,从而为该传感器进一步应用于非铁磁性或端部外露构件检测提供了依据.     

偏置磁场对Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器性能的影响

利用Fe-Ga合金应变大、驱动简单和磁机耦合系数高的优点制成的Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器是一种新型导波 检测装置,为提高传感器的换能效率,结合Fe-Ga合金材料的非线性本构关系,并且通过实验测量Fe-Ga合金材料的静态特性,初步得到了 Fe-Ga合金材料工作的最佳磁场强度范围,将Fe-Ga合金材料的非线性本构关系耦合到导波传感器中,建立了 Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器激励、传播、接收的模型。通过分析传感器永磁体的提离效应,得出最佳提离距离为2.5ｍｍ,通过对接收电压及应变的分析,得到了传感器的永磁体剩余磁场强度为 1.0Ｔ,选取非均匀分布的静态偏置磁场大小为1.0Ｔ,提离距离为2.5ｍｍ,仿真计算得到接收端的电压峰值为 0.15Ｖ。     

压磁应力传感器差动信号检测电路设计

由于压磁应力传感器结构对称性存在着差异,致使传感器输出信号的零点值调节困难,而传统的电路输出交流信号,不便于信号处理。采取对两组检测信号先整流滤波,再进行分压式比较,使得输出信号直接为直流信号。利用所设计的电路进行了实验,通过调节电位器即可实现传感器零点值的准确调节。通过实验验证了电路的性能,也验证了磁测应力传感器的性能。     

一种矿用锚杆(索)长度无损测量方法

针对现有锚杆(索)长度检测方法操作复杂、检测精度低等问题,提出了一种基于磁致伸缩导波技术的矿用锚杆(索)长度无损测量方法,介绍了锚杆(索)长度测量原理、测量系统的设计方案以及测量操作方法,在实验室环境下完成了系统速度标定以及混凝土结构中的锚杆长度测量。实验结果表明,该方法的最大测量误差为2.66%,平均测量误差为0.33%,满足现有煤矿锚杆(索)长度测量应用要求。     

大功率磁致伸缩检测仪的研制

本文介绍了大功率磁致伸缩检测仪的研制.该设备采用磁致伸缩效应的原理实现对钢管的无损检测.本文首先介绍了设备的工作原理及核心技术,然后介绍其硬件和软件,最后通过实验的检验,该设备可以对钢管的缺陷进行精确的定位和缺陷大小的判断.     

无线传输在海上平台的应用研究

提出了采用无线通信方案实现海上固定平台的通信,通过对天线、电台和电缆的选型,对链路损耗的详细计算,以及对大量实验数据的统计分析,证明了采用无线传输能够较好的解决平台间的通信问题,极大的降低海上有线通信海底电缆的铺设成本,使得无人驻守的海上采油平台的远程监控成为可能。     

水下制导多用途仿真实验平台

文章分析了水声环境下水下制导仿真实验的特点,提出了适合该环境的水下制导多用途仿真实验平台的设计思想和设计方法,建立了一个模块化的仿真实验平台.该平台不仅可用于测试制导新技术的性能,而且可以通过接口程序连接相关实物构成水下制导半实物水池实验系统,验证新方法的实时性,并考核参试实物的有效性和可靠性.该平台为水下制导新技术的研究可提供灵活配置、对数字仿真和半实物仿真通用的研究型实验平台.     

磁致伸缩液位传感器的电路设计及性能分析

介绍了磁致伸缩液位传感器的结构、工作机理以及电路模块化的实现方法,研究实现了脉冲电流发射、回波接收、差模电压放大、脉宽调制、电压调整电路的模块化设计。分析了影响传感器精度和稳定性的可能因素,给出了液位传感器的实验数据,测试结果表明,这种模块化的液位传感器,可灵活地调整电路参数和实现同时多点测量,具有很好的动静态特性,提高了传感器的整体性能,使传感器更加智能化。     

可燃气泄漏扩散的CFD研究

海洋石油是具有高风险的行业,尤其是开采高压天然气的生产设施,现场有大量静密封点,极有可能发生可燃气泄漏。计算流体力学(CFD)方法可以实现分析、判断和预测可燃气泄漏后所影响到的扩散区域,在事故的预防、控制以及平台应急、逃生方面均具有重要的指导意义。本文在对某气田群进行前期调查和深入分析的基础上,根据平台上设备实际运行情况,选择具有代表性的泄漏点。运用计算流体力学模拟方法,合理搭建平台的物理模型,选择适宜的扩散方程和边界条件,对该海上平台可燃气泄漏进行了模拟计算。计算结果表明平台上接触塔和测试分离器的泄漏概率最大,建议重点加强对上述设备单元内的管线、阀门、法兰等日常维护、保养,从预防角度进行风险控制:中心平台上接触塔、生产分离器和天然气清管球发射器,井口平台上井口采气树、测试管汇和测试分离器运行压力较高,泄漏后扩散后影响的范围、潜在升级的后果比较严重,建议对上述重点设备开展基于风险分析的检测工作;甲板空间内设置的防火墙、中控等房间形成阻挡物,在一定程度上影响了甲板空间内的通风效果,当风向为阻挡物的上风向时,天然气泄漏后扩散影响范围较大,此时应对整个影响区域内的明火源进行严格控制。基于CFD计算结果,可以有效划分平台的危险区域和火灾区域,为应急程序的细化提供参考依据,为事故发生后的应急指挥、选择正确的逃生路线提供参考。     

虚拟仿真在海洋平台钻修井作业培训中的应用

针对目前海洋平台钻修井作业培训模拟仿真系统中环境代入感差、操作沉浸感差的不足,建立一套基于Unity-3D平台的具有交互功能、临界真实操作环境的钻柱自动化处理虚拟仿真系统。采用海上钻修井平台的实际数据对该系统进行仿真应用,结果表明,本系统可以为训练人员营造逼真的训练环境,通过在本虚拟仿真系统中的训练可以提高操作人员的操作技能和对特殊情况的处置能力。