小管径弹药筒高速漏磁检测方法与系统

为解决传统检测设备难以对弹药筒进行高速、高精无损检测的问题,采用漏磁检测法检测弹药筒,设计了用于弹药筒无损探伤的检测系统,该系统采用弹药筒原地旋转、漏磁检测探头管体外全覆盖的漏磁检测方式。设计了可调节探靴、U形磁轭磁化机构,使用磁头式精密漏磁检测阵列探头拾取微细裂纹产生的漏磁场,根据弹药筒规格合理提取多通道中有效检测信号并分析缺陷信号和典型误报信号的特征,进行减少误判的信号处理。该检测系统满足多规格弹药筒高速、高精的漏磁检测需求,单机检测时间可达每件4 s,最小检出深度达0.05 mm。     

高速漏磁检测饱和场建立过程及影响因素研究

在高速漏磁检测过程中,随着检测速度增加,有效磁化时间减少,导致被测构件饱和场无法建立,影响磁化效果。采用方波激励模拟外磁场瞬变情况,建立瞬磁场作用下钢管内部磁场响应模型,对钢管内部饱和场建立过程及影响因素进行研究;分析高速漏磁检测时缺陷漏磁场特征,利用有限元方法计算磁场强度和钢管材质对磁化滞后时间及缺陷检测的影响;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度和不同外磁场强度下钢管缺陷进行实验研究。结果表明,外磁场瞬变时,钢管内壁中心磁场明显滞后于外磁场,钢管内部饱和场建立时间与磁场强度和材料电导率有关,提高外磁场强度,可快速建立饱和场,减弱磁化滞后时间和涡流效应影响,提升缺陷检测效果和漏磁检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

基于STM32的多通道探头阵列低频电磁检测系统研究

针对多通道探头阵列低频电磁检测系统进行研究,阐述了低频电磁技术检测机理和组成结构,提出采用多通道感应式磁传感器检测线圈阵列作为缺陷信号有效拾取介质,并基于STM32控制器完成多通道阵列励磁探头、激励电路、信号调理采样电路及存储读取一体化电路模块的系统化设计。实验结果表明,该系统运行稳定,可有效规避外部杂散磁场干扰,并实时输出当前检测位置缺陷信息(幅值、相位),为低频电磁无损检测技术的进一步发展提供了优良的实验基础。     

基于三维漏磁测量的腐蚀检测探头设计

在传统一维漏磁检测的基础上,为了获取更多特征信息以提高漏磁检测对缺陷的识别能力,提出了三维漏磁检测新方法.较传统一维检测,三维漏磁检测对信号采集系统有着更高的要求,本文适时提出了一种适应三维漏磁检测的磁场测量探头的设计方案,并已经在实验现场得到应用.     

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。     

基于U形磁轭探头的交流漏磁检测法机理研究

交流漏磁检测法常采用U形磁轭探头,但由于正弦波励磁信号引起了涡流,缺陷区域的漏磁场和扰动涡流场共同作用使其检测机理易导致混淆。建立了直流漏磁检测有限元模型,提出了评判检测原理的信号准则。在此基础上,对U形磁轭探头进行了仿真和试验。结果表明,当探头的一次磁场方向、探头移动方向与裂纹走向平行时,裂纹中心处的磁感应强度的水平分量比无缺陷处小,该分量与信号频率和励磁强度无关。依据评判准则,U形磁轭探头检测纵向裂纹时其机理并非源于交流漏磁效应。     

基于多级磁化的高速漏磁检测技术研究

高速漏磁检测过程中,有效磁化时间非常短,磁后效影响不可忽略,导致被测构件无法实现磁饱和,漏磁信号无法产生。提出一种基于多级磁化的高速漏磁检测技术,使得高速下被测构件建立饱和磁场,抑制磁后效影响。首先建立多级磁化理论模型,采用Biot-Savart定律分析了多级磁化技术机理,通过涡流效应分析了多级磁化技术对磁后效的抑制作用,利用有限元方法计算分析不同磁化结构作用下钢管内涡流分布状态及缺陷漏磁场分布情况。最后设计高速漏磁检测平台,对不同运行速度下钢管内部缺陷检测进行实验研究。结果表明,多级磁化技术可有效实现磁场叠加,提高磁场均匀性,抑制磁后效对高速磁化过程的影响,提高漏磁检测方法的检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

脉冲漏磁检测的三维场特征分析及缺陷分类识别

漏磁检测方法广泛应用于石油、运输及化工等行业中金属的缺陷检测.介绍了漏磁检测原理,采用有限元法建立了三维缺陷脉冲漏磁检测模型,分析了缺陷脉冲漏磁场B_x、B_y和B_z分量的特点.结果表明,与传统漏磁检测系统提取缺陷漏磁场水平分量B_x和法向分量B_z进行缺陷识别相比较,三维缺陷脉冲漏磁场分量的提取将提供更多有关缺陷尺寸、位置等信息,尤其是当外加磁场方向与缺陷主平面近似平行时.最后给出了实验验证,实验结果与仿真分析有较好的一致性,这说明有限元仿真分析对实际脉冲漏磁检测系统的设计有重要的指导意义.     

基于TMR传感器阵列的蒸汽发生器换热管检测探头设计

文中设计了一种用于核电站蒸汽发生器换热管检测的涡流探头,该探头使用高分辨率、高灵敏度的隧道效应磁阻(TMR)传感器阵列对涡流电流产生的磁场成像,通过分析磁场图像数据,来快速准确地定位换热管中存在的缺陷。文中建立了基于压缩磁矢势方程的有限元仿真模型,来模拟缺陷检测的物理过程;研制并测试了由磁场激励线圈、TMR传感器阵列和数据采集系统组成的实验探头,对带有缺陷的换热管样品(Inconel 690)进行了检测,观察传感器输出的电压信号变化即可直观的反应出被测样品的缺陷情况。     

桥梁缆索断丝微磁检测技术研究

基于铁磁材料的剩磁现象,建立了桥梁缆索断丝缺陷漏磁场分析有限元模型,分析了断口处钢丝表面及空气中的漏磁场分布规律,计算了空气层中漏磁场的强度,为微磁探伤技术的应用提供了理论依据;搭建了基于微磁原理的缆索断丝检测试验平台,采用三维磁阻式传感器对缺陷缆索的模拟试件进行了探伤实验,试验结果证实了缆索钢丝中剩磁场的存在及断丝处漏磁场的可检性,分析了不同断丝数量及不同断丝位置的漏磁信号特征,验证了理论分析的正确性及微磁检测方法的可行性;基于微磁原理的缆索断丝无损检测系统,可省略笨重的激磁单元,为实现检测装置的节能化与轻量化设计提供了科学依据。     

钢管漏磁在线检测技术研究

本文首先分析了钢管漏磁在线检测装置的组成,检测信号的采集方法。对采集到的钢管漏磁检测信号采用特征分析和非线性方法对缺陷大小进行定量识别。最后介绍了几个钢管漏磁在线检测在管道腐蚀检测、无缝钢管探伤和石油套管缺陷检测中的应用实例。     

高分辨率TMR传感器阵列磁场成像涡流检测探头

提出了一种基于高分辨率隧道效应磁阻(TMR)传感器阵列和双排圆形三相激励线圈磁场成像的新型涡流检测探头。由相位相差120°的三相电流激励的线圈在空间上交替排列,因此对应感应涡流在导电样品中交替变化,从而宏观上产生在空间移动的涡流和磁场。TMR阵列可对磁场成像检测出样品中存在的缺陷。TMR传感器阵列含64个传感器,测得的磁场图像具有0.5 mm的空间分辨率。基于压缩磁矢势方程,建立三维有限元仿真模型来研究该阵列探头的工作原理,并仿真预测该探头对不同方向和尺寸缺陷的检测图像;还制作了一个探头样机,用来检测含有人工缺陷的铝样品。结果表明该探头能有效检出不同方向的缺陷和尺寸为1 mm×0.2 mm×1 mm深的微小缺陷。     

基于三轴融合的漏磁内检测数据缺陷反演方法研究

在管道漏磁检测中,缺陷反演是管道故障诊断的核心部分。 考虑漏磁信号的复杂性以及管道环境的多变性,常用的缺 陷反演方法多采用传感器单轴信息,从而导致缺陷反演面临缺陷估计尺寸精度低、模型通用性差的问题,难以满足实际应用需 求。 本文提出基于三轴融合的漏磁内检测数据缺陷反演算法,显著提高漏磁缺陷反演精度。 该方法主要由两部分组成,首先, 利用提出的加权随机森林算法分别实现单轴信号的缺陷反演;其次,通过本文设计的模糊推理系统实现三轴反演结果决策融 合,进而得到精确的缺陷估计尺寸。 最后,通过仿真数据与实际管道数据实现该方法的评估。 实验结果表明,该方法缺陷反演 的长度精度提升 23% ,宽度精度提升 13% ,深度精度提升 14. 7% ,具有较好的实验效果。     

管道缺陷漏磁检测智能识别技术

针对当前油气管道检测的现状,本文构建了管道漏磁检测系统、设计工程数据库,方便漏磁检测数据的管理和管道缺陷的检测和定位,分析了管道缺陷智能识别的整个过程,借助缺陷漏磁场图像有效地提取缺陷漏磁场特征和评价缺陷外形尺寸,利用插值函数重构缺陷的外形轮廓.     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。     

钢管漏磁在线检测技术研究

本文首先分析了钢管漏磁在线检测装置的组成,检测信号的采集方法.对采集到的钢管漏磁检测信号采用特征分析和非线性方法对缺陷大小进行定量识别.最后介绍了几个钢管漏磁在线检测在管道腐蚀检测、无缝钢管探伤和石油套管缺陷检测中的应用实例.     

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。     

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。     

管道周向磁化漏磁检测有限元分析

为优化管道轴向缺陷漏磁检测磁化器设计,运用三维有限元方法,仿真研究了周向励磁作用下钢管管壁磁化场的分布特征,分析了管道直径、壁厚等结构参数变化对管壁磁化场的影响,研究了不同周向励磁场与管壁磁化场、缺陷漏磁场及背号磁场间的作用关系。仿真研究结果表明：管径越大,管壁周向有效检测区域越大;而壁厚增加,管壁周向有效检测区域也增大,但其磁化强度急剧降低;同时,增加外加励磁强度有利于管壁轴向缺陷检测,但必须研究相应的信号处理算法,以消除背景磁场对缺陷漏磁检测信号的影响。     

基于三维场测量的脉冲漏磁检测技术

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料缺陷检测.脉冲漏磁检测技术是一种新型电磁无损检测技术.缺陷的定量评估是无损检测的重要步骤之一.运用有限元法对管道周向外壁缺陷的漏磁场进行瞬态分析,分析了缺陷脉冲漏磁场Bx、By和Bz三维分量的分布特点,最后给出了仿真结果和试验结果,试验结果和仿真有很好的一致性.试验结果表明:综合脉冲漏磁场的三维峰值扫描电压可以对缺陷的长度和宽度进行检测,而三维分量差分信号中的过零时间随缺陷的深度变化而变化,且不随缺陷宽度的改变而改变,由此可以检测缺陷的深度.三维脉冲漏磁检测系统使缺陷的定量检测有了可能.