管道电磁超声传感器阵列检测技术研究

采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。     

基于FPGA的超声导波宽带激励源设计

超声导波检测效率高、距离远,逐渐成为焊缝缺陷检测的有效方法之一。目前国内的超声导波检测信号激励源通常将信号发生器和功率放大器组合使用,操作不方便且功率放大器价格昂贵,不能满足远距检测。为了克服其缺点,设计了一款基于FPGA的超声导波检测宽带激励源。该激励源的激励频率、脉冲周期数、脉冲检测均可根据不同的检测对象灵活可调。在50Ω负载上,激励源的功率放大器在250 kHz～4.5 MHz的激励频率范围内能够实现100 Vpp的输出幅值,可直接驱动压电换能器。软件部分使用Verilog语言设计了各硬件的驱动程序及与上位机的串口通信协议。经试验验证,搭配接收采集模块,激励源可实现500 mm长焊缝缺陷检测。模块体积小,性能可靠,具有一定的实用价值。     

电磁超声技术在变电站GIS管道裂纹检测中的应用研究

研究了利用电磁超声导波来检测GIS管道裂纹缺陷,设计了电磁超声换能器并进行了裂纹检测实验研究.实验结果表明,该方法可以有效检测GIS管道的裂纹缺陷,是一种有前景的GIS管道裂纹检测方法.     

超声导波技术在管道检测中的试验分析

超声导波技术相对于其他无损检测技术,具有检测速度快、防腐层破坏少、现场开挖量小等特点,在管道检测尤其是埋地管道检测中应用越来越广泛。通过在一条预制不同缺陷的地面管道进行超声导波检测试验,对比分析不同超声导波设备检测结果,对超声导波在管道检测中的技术特点进行分析,指导其在管道检测中更好地应用。     

基于LTC3872的超声导波检测系统电源设计

电源部分是超声导波检测系统的关键组成部分,良好的电源设计能为运放电路提供稳定、高效的电源保障,确保检测数据的可靠性和准确性。本实验对Linear公司推出的LTC3872电源芯片进行研究,完成了以FPGA为核心的超声导波检测设备的脉冲功率电源系统的设计,测试结果表明,系统工作稳定,电气参数符合预定的要求,为超声导波检测系统的小型化打下良好基础。     

基于ARM的嵌入式系统在直流系统接地故障检测中的应用

介绍了基于ARM7和μC/OS-II的嵌入式系统在直流系统接地故障检测中的应用.针对复值小波变换的检测方法进行硬件和软件设计,构建一套检测系统,并对其可行性进行了验证.将ARM嵌入式系统引入直流系统接地故障检测领域,弥补了以往基于单片机设计的检测系统无法实现先进算法的缺陷.     

超声导波管道缺陷检测的小波阈值去噪法

在超声导波管道缺陷无损检测中,回波信号在接收和处理过程中不可避免地会受到噪声的干扰,另外,超声导波在管道中传播时还存在频散现象,这会给管道缺陷的识别与特征提取带来不利影响。在有限元数值模拟条件下,采用小波分析的方法,利用Daubechies小波家族中的coif3作为小波函数,运用启发式阈值选取方法,对加有噪声的超声导波回波信号进行去噪,实验分析结果表明此方法提高了重构信号的信噪比,有效地抑制了超声导波回波信号中的噪声,在管道缺陷超声导波检测中,可为管道缺陷的识别与特征提取等提供方便。     

配电网自动化通信规约转换器的设计

通信规约转换器可实现不同设备间不同通信规约的互换。从硬件和软件两方面论述了通信规约转换器的设计。硬件分为系统和接口2部分,系统部分使用RCM5700模块,内含CPU、存储器、复位等电路;接口部分扩展RS-232通信、RS-485通信、GPRS通信、ZigBee通信等。软件基于μC/OS-II嵌入式操作系统设计,程序采用多任务、多缓冲区结构。所设计规约转换器实现自定义规约和DL/T645规约与负控规约间的转换,并可根据不同应用场合进行规约的添加及扩展,运行稳定可靠。     

基于移动通信的电动车充管理电系统

介绍了一种基于移动网络的电动车充电管理系统,主要描述了充电系统的整体架构及系统的通信过程。控制器基于ARM内核主控芯STM32F103的硬件设计和嵌入式实时操作系统μC/OS II和emWin图形库的软件设计,对电瓶充电过程的电流检测模块进行研究。实现了手机支付、手机远程监控充电状态、充满自动断电的功能。     

火力发电厂在役凝汽器管超声导波检验的可行性

在介绍超声导波的检测特点、工作原理及超声导波在国内外的应用的基础上,详细比较了采用超声导波与涡流检测凝汽器管的优缺点,得出超声导波是一种新型的快速评估管道缺陷的检测技术,具有检测速度快,检测效率高,不需要对检测对象进行预处理等特点,适合于在役凝汽器管的检验的结论。     

应用嵌入式安全操作系统的框架设计

针对电力应用中嵌入式系统的安全问题,设计了一套嵌入式安全操作系统。该操作系统以uC/OS-Ⅱ为内核蓝本,采用模块化设计方法,并将安全特性有机地融合于每一模块,从整体上保证了嵌入式操作系统的安全性,该系统保持了嵌入式操作系统实时、可靠的特性,同时也具有安全特性,其安全级别达到了C2级。     

手持式超声多通道系统设计与导波成像技术研究

超小型手持式的多通道阵列系统是集成度非常高的超声检测系统,该系统主要优势是体积较小,检测方便等。针对超小型手持式多通道阵列系统设计,搭建了64通道的超声检测系统,而64通道的超声检测系统设计结果为延时精度5 ns和采样频率100 MHz,系统的带宽为0.02～25 MHz,系统体积为40×70×90 mm³;通过延时精度和同步采样实验以及最后的缺陷检测与导波成像实验,结果表明该系统设计的可行,对于扩展成更多通道的医学超声检测系统,该系统仍可以满足且体积不会增加太多,在同类型仪器中体积较小。     

基于DDS的超声导波激励信号源的设计

提出了一种超声导波激励信号源的设计方法,为减少管道超声导波检测中频散现象的影响,采用单片机AT89S52,直接数字合成（DDS）器件AD9850等,设计出专门用于激励超声导波的汉宁窗调制单音频信号的信号发生器,该信号发生器具有汉宁窗的宽度可调,汉宁窗调制下的单音频信号频率可调的功能。实验及电路仿真表明设计合理可行。     

基于正交试验理论的接地扁钢缺陷检测电磁超声换能器优化设计

接地网是保障电力系统运行的重要设施,需要及时地开展接地扁钢的缺陷检测。然而,目前的检测方法在准确性、效率等方面依然存在不足。电磁超声导波检测方法可以在不开挖的条件下,利用非接触的优势实现地网的检测,具有一定的优势。本文针对接地扁钢,设计简易有效的电磁超声SH导波换能器,并分析换能过程中的多物理场耦合机理,在COMSOL Multiphysics中开展有限元建模和仿真。为了优化换能器,根据正交试验理论,进行多因素多水平分析,获得5个参数对导波激励的影响规律以及最优参数组合。进一步,搭建扁钢检测系统,开展SH导波实验,结果表明：相比于正交试验表中的效果最好的前两个参数组合,最优参数组合的换能器性能在导波幅度上分别提升了14.0%和28.6%。     

基于嵌入式的家用心血管功能检测仪的系统设计

桡动脉脉搏波蕴藏着极丰富的心血管系统生理病理信息,对心血管疾病的预防、诊断和治疗具有重要的意义目前检测心血管的设备主要分为两类:一类为检测功能全面的台机,但体积过大,价格偏高;而另一类虽然体积小、价格低廉,但检测功能单一,两者存在较大的应用局限性.因此,采用ARM+DSP微处理器为核心,通过压电薄膜传感器实时采集脉搏波波形,经过信号调理电路处理噪声、基线漂移和工频对脉搏波的干扰,根据脉搏波波形特征和血压信息计算出10项心血管参数,系统集成μC/OS-III微型操作系统和STemWin图形界面实现显示和交互功能,最后实现设备微型化、检测多样化、价格低廉化和操作简便化的市场需求.实验结果表明,系统硬件和软件设计合理,可以有效、准确地检测用户心血管参数.     

基于虚拟仪器的回声探伤系统设计与实现

本文介绍了一种应用虚拟仪器技术的回声探伤系统,它由硬件部分和一套控制分析软件组成。文章主要介绍了控制分析软件的各个功能组成部分,其各个功能块相对独立。该系统是一套具有脉冲激励产生,回波信号数据采集,降噪,缺陷定位,缺陷特征提取功能的完整的回声探伤系统。在LabVIEW软件的基础上通过调用第三方数据采集卡的dll库函数进行回波信号的采集,提出了波形和数组抽值相结合的精确定位的方法,提出了一种根据缺陷波形的上升和下降速率来判断缺陷类型的方法。实验结果表明缺陷能够被精确地定位和定性。     

基于AT89C52的超声波液位测量系统设计

为了克服超声波液位测量系统中环境温度波动对系统测距造成的误差,提高超声波液位测量的精度,系统以单片机AT89C52为主制核心,以DS18820为温度测量模块来补偿超声波随温度变化而引起的波速变化,将测得的温度与时间代人相应公式,即可求得当前液位,最后通过LCD显示出来。系统主要包括硬件和软件2部分。经实验表明：系统测量范围在0．02～4m,测量精度0．01m,符合实际需要。     

基于uC/OS-Ⅱ的嵌入式安全操作系统的框架设计

针对电力应用中嵌入式系统的安全问题,设计了一个嵌入式安全操作系统的总体框架。该操作系统以uC/OS-Ⅱ为内核蓝本,采用模块化设计方法,并将安全特性有机地融合于每一模块,从整体上保证了嵌入式操作系统的安全性,该系统保持了嵌入式操作系统实时、可靠的特性,同时也具有安全特性,其安全级别达到了C2级。     

基于物理信息嵌入式神经网络的管壁导波成像

为了实现管壁腐蚀缺陷的定量化成像,提出了一种基于物理信息嵌入式卷积神经网络的成像算法,从超声导波信号重 建管壁厚度。 首先推导了超声导波在管壁上传播的二维声波模型,通过矩阵 LU 分解求解频域波动方程,可实现从管壁导波速 度图到声场信号的正演;其次搭建了物理信息嵌入式卷积神经网络,包含 3 个迭代层,每个迭代层由正演模型和残差反演子网 络组成;生成包含随机腐蚀缺陷的管道仿真数据集,搭建网络进行训练和反演,训练集、验证集和测试集的成像结果的平均 Pearson 相关系数分别为 94. 91%、86. 47%和 87. 37%,缺陷图像一致度高;搭建了实验系统,在加工有不规则阶梯缺陷的管道上 采集导波信号进行反演,成像结果良好,厚度图的均方误差为 0. 005 7。 算法将物理模型与神经网络结合在一起,实现了从导波 信号到管道厚度图的高精度成像。