槽型缺陷深度和长度对SH0导波在接地网扁钢中传播的影响

通过改变扁钢槽型缺陷的深度与长度探索缺陷的深度与长度对SH0波在变电站接地网扁钢中传播的影响。超声检测结果表明:超声导波SH0波在传播过程中对缺陷检测的敏感性取决于缺陷处的深度,即腐蚀截面积。当缺陷面积小于整个截面积的18.75%时,很难发现反射波。深度(截面积)越小,回波信号越弱,甚至消失在噪声信号中。     

基于多频平衡电磁技术的管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别方法EI北大核心CSCD

缺陷和裂纹是管道安全运行的潜在隐患。因管道表面裂纹方向各异,漏磁方法对表面裂纹敏感性低,而交变电磁方法受限于趋肤效应,无法检测管道外缺陷。该文提出多频平衡电磁技术,解决了管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别难题。根据电磁平衡技术的电磁场传播特点,分析管道缺陷与裂纹的检测原理。采用有限元方法,研究激励频率对裂纹偏角与内外缺陷响应信号的影响,优化得到20Hz和400Hz的最佳频率组合,并对预制内外缺陷和裂纹的管道进行实验验证。结果表明:多频平衡电磁信号的峰值随内外缺陷深度的增加而近似线性增大;当裂纹偏角由0°增至90°时,平衡电磁信号的峰值逐渐增大。平衡电磁信号峰值与缺陷深度和裂纹角度的关系可用于缺陷深度的量化与裂纹偏角的识别,从而为管道完整性评估奠定良好的基础。     

基于机器视觉的圆柱形蜂窝陶瓷侧面裂隙检测

针对圆柱形蜂窝陶瓷侧面裂隙检测困难问题,提出一种基于机器视觉的检测方法。通过对侧面裂隙检测需求分析,选用COMS相机和LED白色平行光源。对采集的图像进行滤波处理,选择中值滤波去除椒盐噪声。根据图像的特点选择ROI区域,使用全局阈值分割算子threshold进行图像分割,采用膨胀方法连接断裂区域。在提取表面缺陷时,先用connection算子对图像区域分割,再选择面积、长度和宽度三个特征对表面缺陷进行提取。将本检测方法与人工检测方法比较分析,试验结果表明在检测样品均为50个时,本方法检测合格、不合格和混合样品所需时间分别为12.50min、6.64min和10.58min,具有更高检测速度,实时性更好;准确率分别为96%、84%和90%,准确率还有待提升,需要进一步的研究。     

基于三维漏磁场信号的储罐底板水平凹槽形缺陷量化方法研究

针对油气储罐底板上可能存在的水平凹槽形缺陷,采用漏磁检测技术实施测量,提出了基于贝叶斯算法的BP神经网络缺陷量化方法。方法将贝叶斯算法引入BP神经网络基本架构中,控制网络复杂度并优化网络参数,从而建立了缺陷漏磁场信号与缺陷长度、宽度、深度的映射关系,且使缺陷量化方法可节约网络计算时间之同时,还提高了对水平凹槽形缺陷的量化精度。为获取更多的缺陷信息,采用三维漏磁场信号对水平凹槽形缺陷进行量化,进一步提高了对缺陷长度和宽度的量化精度。仿真结果表明,提出的方法在网络训练时间和缺陷量化精度上均具优于已有方法,具有很好的应用优势。     

融合VMD优化和小波包分析的陶瓷检测信号降噪方法研究

针对陶瓷敲击检测信号含有噪声的问题,提出一种融合VMD优化与小波包分析（WPD）相结合的联合降噪方法。首先,应用能量的起始点检测准则提取实际信号的有效信息;其次,遗传算法（GA）选取VMD参数并自适应分解含噪信号;然后,计算各模态分量和原始信号的相关系数,将模态分量分为信号主分量和噪声分量;最后对信号主分量进行小波包分析,重构信息获取去噪后的信号。仿真实验证明：在分别加入10dB、20dB噪声时,该方法信噪比最高（23.81dB、24.75dB）,均方误差最小（0.07、0.01）, 与常用的去噪方法相比,去噪效果均有明显提升。陶瓷试件敲击检测信号测试实验表明,该方法能有效去除不同类型陶瓷试件敲击检测声音信号的噪声,具有良好的去噪性能。     

基于频率响应法的变压器故障检测仿真

为检测变压器的绕组变形等故障,根据方波信号具有检测频率宽、幅值高、操作简单等优点,提出了一种利用方波脉冲作为注入信号检测绕组故障的方法。首先利用PSPICE软件建立了变压器绕组的高频模型,通过改变绕组对地电容模拟轴向变形故障。然后将不同方波波形作为激励信号,通过改变方波类型、脉冲宽度及前沿时间来检测方波信号参数差异对检测绕组变形灵敏度的影响。结果表明:脉冲宽度和前沿上升时间对方波检测绕组微小变形的灵敏度有影响,脉冲宽度和前沿上升时间越小,检测绕组微小变形的灵敏度越高;纳秒方波脉冲更能反映故障绕组在高频区域的谐振信息。     

基于脉冲远场涡流的管道缺陷外检测与定量评估

远场涡流技术用于金属管道检测时,由于对内、外壁缺陷具有相同的灵敏度,而难以有效区分缺陷位置。针对压力管线在役检测需求,提出了一种基于脉冲远场涡流的管道外检测方法,并实现了内、外管壁缺陷的深度定量和位置区分。首先根据远场涡流效应的磁场传播特点,对比分析了将传感器置于管内和管外时的检测原理;随后采用有限元仿真方法,优选了激励脉冲的重复频率和占空比等参数;然后,研究了内、外壁缺陷对磁场的扰动作用及其响应信号特征,分析了信号的峰值和过零时间与缺陷深度及位置的对应关系;最后,在实验室构建了脉冲远场涡流系统,对预制有内、外壁缺陷的碳钢管道进行了检测验证。结果表明,检测信号的峰值随管壁缺陷深度的增加单调增大,可用于缺陷的深度定量;内壁缺陷的过零时间总是大于相同深度外壁缺陷的过零时间,这一特征可用于管壁缺陷位置的识别。     

缺陷对特高压交流盆式绝缘子电场分布的影响

为了研究缺陷对特高压盆式绝缘子电场分布的影响,采用有限元软件ANSYS建立了特高压盆式绝缘子的基本计算模型,研究了气体间隙、凸起和凹陷等缺陷对盆式绝缘子电场分布的影响。结果表明,气体间隙长度越大,宽度越小,引起的场强越高;凸起和凹陷呈现出的场强峰值及电场分布规律均与其尺寸无关,电场增强系数与其位置无关;附着金属颗粒会显著增强其边缘的电场强度,电场增强系数随颗粒径向位置的增大而减小,随颗粒狭长程度的增大而增大;悬浮导电颗粒影响下,导电颗粒尺寸越大,距盆体表面越近,则盆体表面最大场强越高;内部气泡的电场增强系数与其尺寸及其在盆体内的位置无关。在研究的几种缺陷里,附着金属颗粒增强电场的影响最大,悬浮金属颗粒影响的区域范围最广。     

126kV真空断路器触头合闸冲击力的测量及仿真分析

文中研究目标是确定126 kV真空断路器触头合闸冲击力的大小以及相关因素的影响。利用PVDF压电传感器测量了合闸过程中触头冲击力曲线。得到合闸速度约为1.5 m/s时冲击力峰值为97 995 N,持续时间为0.487 ms。通过Ansys/LS-DYNA软件仿真研究了触头的凸台直径、材料弹性模量、合闸速度以及触头弹簧力对合闸冲击力的影响。仿真结果表明:触头凸台直径对触头冲击力基本无影响;触头材料弹性模量增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间减小;触头合闸速度以及触头弹簧力增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间基本不变。     

GIS设备非电接触松动缺陷的振动试验研究与特性分析

气体绝缘组合电器GIS包含设备众多，机械结构复杂，工作时处于高电压、大电流的状态，容易产生机械故障，通过振动检测可对GIS设备机械状态进行判断。为进一步研究GIS设备机械缺陷检测方法，探究设备内非电接触松动缺陷的振动特性，文中在一台550 kV GIS设备上开展振动试验，在试验回路中设置内部屏蔽罩松动和外部地脚螺栓松动两种机械缺陷，通过测量不同状态、不同电流下GIS外壳的振动信号，从时域、频域方面总结振动信号特征和变化规律，并提出基本特征量的提取方法。结果表明GIS设备内部非电接触机械缺陷所产生的异常振动不会引起信号中100 Hz基频分量变化，内部屏蔽罩松动缺陷会导致200 Hz和300 Hz分量的幅值升高；地脚螺栓松动缺陷会导致1 700 Hz以上频率幅值均值升高，随着电流的增加，幅值增大越明显。研究结果补充了GIS设备非电接触机械缺陷检测研究，为设备振动检测试验提供了新的思路与参考。     

脉冲压缩的木材空气耦合超声检测研究

为解决木材和空气介质之间声阻抗不匹配引起超声波衰减大,导致检测信号的信噪比低、测量精度不高等问题,本文将相位编码脉冲压缩技术应用到木材空气耦合超声检测系统。采用巴克码序列作为相位编码方式,分析了脉冲压缩激励信号产生和接收信号经互相关匹配滤波器后解调检测原理。以有节子和裂纹缺陷的木材作为实验对象,通过单点扫描对比缺陷处与非缺陷处检测信号的差异,最后使用C扫描对木材缺陷检测精度进行定量分析。结果表明,相比正弦激励信号,采用13位巴克码作为编码激励信号可使检测信号的信噪比提高了9.12 dB,C扫描结果对节子型缺陷定量识别精度为90%,且能有效检测节子中宽度为1 mm的裂纹。验证了基于脉冲压缩的木材空气耦合超声检测无需与被测材料接触,也能够有效提高木材缺陷识别能力。     

圆形钢板中声发射信号响应特征研究

声发射检测技术应用广泛，声发射仪器系统良好的灵敏度是进行声发射检测的重要保障。搭建了一套声源信号检测平台，通过实验和数值分析研究了两种不同声源在圆形钢板中声发射信号的响应特征。实验结果表明，随着与声源距离的增加，不同方向上信号的响应幅值变化趋势基本一致，不同方向间响应幅值的差异主要分布在2.1~8.8 dB。在距离声源0~350 mm时信号响应幅值整体下降速度较快，脉冲激励相较断铅激励产生的信号衰减率低 3% 左右。脉冲信号激励传感器产生的声源拥有更好的稳定性和再现性，本研究对声发射仪器灵敏度测试中声源的选择提供了参考。     

基于低频电磁的铁磁管道内壁缺陷重构方法

利用低频电磁的方法对铁磁管道内壁缺陷进行检测及轮廓重构是当前的一个热点问题。然而,低频电磁方法检测到的漏磁信号是周期性变化的,不便于缺陷信息的提取,并且被检测管道的长度、管径和原始壁厚的不同会严重干扰检测结果。因此,本文首先建立了低频磁场下管道内壁缺陷的二维有限元检测模型。其次通过计算漏磁信号与线圈电流比值,消除了漏磁信号的周期性变化给检测带来的不便。然后通过对的预处理,有效减少管道长度、管径和原始壁厚的不同对缺陷轮廓重构结果的影响。最后,基于高斯过程回归算法建立预处理信号与缺陷轮廓的回归模型,实现了缺陷轮廓重构。仿真结果中,针对长度、管径和原始壁厚各异的铁磁管道,所重构轮廓的均方根误差在0.17mm左右,表明该方法能够准确的重构出内壁缺陷轮廓。     

单向CFRP表面缺陷的涡流检测与有限元仿真研究

针对目前钢制拉索耐腐蚀性差，寿命周期短，同时无法满足当前工程应用中超大跨距的要求，碳纤维复合材料因具有优异的机械性能和稳定的化学性能，为寻找替代钢拉索的新材料拉索提供了新的研究方向。本研究利用实验与数值仿真相结合的方法，开展CFRP裂纹损伤结构的涡流场分析与检测。结果表明，当激励频率为1 250 kHz时，线圈对碳纤维板索裂纹损伤检测最为敏感。裂纹处信号幅值随裂纹深度的增加而增加；随裂纹宽度的增加呈现先增加后减小的趋势，在裂纹宽度为1.5 mm时幅值达到最大值。通过CFRP涡流场有限元仿真，能够有效地验证实验结果。涡流检测技术可以有效应用在CFRP的损伤缺陷检测当中，为今后利用电磁涡流技术实现CFRP拉索的在役缺陷检测提供参考依据。     

铝板表面裂纹的激光超声检测与信号处理研究

为实现铝板表面裂纹缺陷检测,基于 COMSOL 建立铝板表面裂纹缺陷模型,分析了激光超声与缺陷的相互作用。 针对 激光超声在材料内部传播反射信号弱、信噪比较差的问题,提出了信号多次平均结合相邻三点信号差分处理方法。 利用激光超 声可视化检测系统对 5 mm 厚铝板表面 3 个裂缝进行检测,采用信号多次平均提高信噪比并增强最大振幅图中的损伤回波;提 取目标区域内各扫描点信号峰峰值重构三维最大振幅图,通过相邻三点信号差分处理方法对水平、垂直方向上的超声信号进行 处理,提供了更好的缺陷可见性。 结果表明,表面波(R)与深度 1 mm 以内的表面缺陷存在明显的相互作用;激光超声可视化检 测技术可快速检出铝板表面的裂纹且能够三维显示位置及大小,采用的多次平均及相邻三点信号差分处理方法能准确表征 0. 5 mm 以上的缺陷,这将在工业无损检测及评估中有极其广泛的应用价值。     

基于逆向P-M扩散的医用输液容器组合盖缺陷检测系统

针对医用输液容器组合盖在生产制造中出现的黑点、毛发、气泡等缺陷问题,设计了基于逆向P-M扩散的医用组合盖缺陷检测系统。首先设计了机械执行、电气控制、图像采集系统,然后采用逆向P-M扩散增强缺陷区域,通过差分后二值化提取缺陷区域,并进行图像滤波,接着利用SVM支持向量机对缺陷与非缺陷区域进行分类,通过交叉验证法自动选择最佳分类参数,解决了医用组合盖表面纹理对缺陷检测的干扰,实现了医用组合盖缺陷检测功能,有效提高了分类器的性能。实验结果表明,该方法要求训练样本少,适用于不同组合盖缺陷类型检测和检测环境,准确率95%以上。     

阶跃响应法在小电流接地系统故障选线与测距中的应用

小电流接地系统发生单相接地后,分析对外施阶跃激励,所有线路在某一特定频率下幅值达到最大,故障线路幅频响应最大值等于所有非故障线路幅频响应最大值之和,相位相反;且幅频特性峰值及其对应频率与故障位置存在严格的解析映射关系,据此构造了基于注入信号的小电流接地系统单相接地故障选线和测距的"阶跃响应法".仿真实验表明,该方法受过渡电阻影响很小,能够实现准确选线和精确定位.     

基于Duffing振子信号检测的故障电弧短路监测系统

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号,将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动,利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能.基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的电弧短路监测方法.在电弧没有发生短路之前有比较微弱弧声信号,完全湮没在强的背景噪声中,将含有噪声的信号作为周期策动力加入混沌检测中后,如果混沌检测系统处于间歇混沌状态,证明有电弧声音产生,弧声作为整个电弧短路监测系统预判和预警.弧声信号和发生电弧短路时的弧光、电流信号同时产生时,则发生电弧短路,监测系统发出报警信号.通过实验验证,证明该系统监测电弧短路具有很高的准确性和快速性.     

基于光谱法的法珀压力传感器腔长解调方法研究

针对白光干涉复合式光纤法珀压力传感器反射光谱复杂,其准确解调易受光源光谱不稳定与电路噪声等因素影响的问题,通过理论分析,确认了反射光谱包络信号来源于传感器对压力敏感的空气腔,其频率上的周期直接正比于腔长,提取了复合式光纤法珀压力传感器反射光谱的包络信号,通过正弦频率估计的方法,优化四参数正弦拟合为三参数正弦拟合,降低正弦拟合的计算量,并准确寻找包络信号两个峰的峰值位置,通过腔长与信号周期的关系可最终得到准确的腔长值。对该解调算法进行了详细地理论分析与数值仿真,通过实验验证了光谱法中峰值检测方法对复合式光纤法珀压力传感器80 μm空气腔静态腔长的精确解调,相对误差为0.13%。