铁磁性平板构件远场涡流传感器设计与仿真分析

远场涡流检测技术不受集肤效应的限制，其相对于传统涡流检测技术而言，能够对金属构件的更深层缺陷进行检测，首先介绍了平板远场涡流的一些研究现状，分析了平板远场涡流的检测原理和传感器设计要求，在此基础上，设计了基于圆柱和矩形结构的2种传感器模型，分析了2种模型在平板构件中所感应磁场的分布规律，并对比了其对不同板厚的检测能力。结果表明：矩形激励线圈能在平板中感应出定向传播的磁场，可以利用矩形结构的远场涡流传感器对较厚平板构件中缺陷的深度和长度进行定量检测。     

基于脉冲激励的远场涡流检测机理及缺陷定量评估技术

脉冲激励信号包含非常丰富的频谱成分,以脉冲激励代替传统的正弦激励为克服远场涡流技术的不足提供了新的解决途径。在分析了脉冲激励下远场涡流检测机理的基础上,仿真分析了激励线圈和管道周围磁场和涡流的分布,得到了检测线圈处于不同场区时瞬态检测信号的变化规律,确定了远场区的范围。并从检测信号中提取了过零时间作为缺陷定量的特征量。最后,采用实验的方法验证了脉冲激励下的远场涡流技术对管道中轴向裂纹缺陷长度和深度的定量检测能力,实验结果表明该技术可以很好的实现对缺陷的定量评估。     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术

脉冲远场涡流用于飞机机身金属结构中缺陷的检测时,由于信号微弱,检测灵敏度往往不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明:基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术研究

通过传感器结构的合理设计,脉冲远场涡流可用于飞机机身非磁性金属结构中缺陷的检测,但是,传统远场涡流信号微弱,检测灵敏度不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。本文从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明,基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以缩短过渡区,拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

电涡流式小方坯连铸结晶器钢水液面检测装置

本检测装置主要用于小方坯连铸结晶器钢水液面自动检测和参予结晶器钢水液面自动控制,以稳定连铸操作和实现操作最佳化,从而提高铸坯质量和开拓新品种。 本检测装置是基于钢水的电涡流效应工作的。它由三部份组成:(1)激励线圈和振荡器用以产生一次交变磁通,并使其穿过被测钢水液面,在钢水中感应出电涡流,进而产生二次磁通;(2)检测线圈用以检测电涡流产生的二次磁通变化,并感应出电压信号,该电压信号的强弱反映了钢水液位高低;(3)信号处理电路对检测线圈感应出的电压信号进行放大、处理,最后输出标准电压信号和电流信号。 本装置主要技术指标:     

非磁性航空金属构件检测中 脉冲远场涡流传感器的仿真设计

在分析脉冲远场涡流检测原理的基础上,采用U型罩结构模拟管道,成功的将脉冲远场涡流技术应用到了非磁性金属平板的检测中；仿真设计了空心、聚磁、连通磁路3种传感器模型,比较了不同模型过渡区的远近、对缺陷检测的灵敏度及对不同厚度平板的检测能力.仿真结果表明:带连通磁路的传感器模型不仅可以将激励与检测线圈之间的距离从20 mm缩短至10 mm,还可以提高对缺陷检测的灵敏度,同时,带连通磁路的传感器模型对厚度为11 mm以上的平板具有更强的检测能力.     

脉冲涡流阵列探头与铝合金缺陷定量检测

针对航空铝合金试件体积较大的问题,建立了阵列式PEC探头有限元仿真模型,根据脉冲涡流趋肤效应及能量分布原理,设计了MAX038仿真模型产生激励信号并加载于阵列线圈上,通过优化线圈参数实现了试件缺陷的定量检测。实验结果表明,仿真模型激励信号加载于线圈上生成的磁场分布,与模拟激励相似但更接近实际情况。优化后的线圈提高了缺陷识别灵敏度和分辨率,在缺陷检测中表面缺陷宽度与特征信号峰值成正比,缺陷深度与特征信号峰值成指数关系。     

基于平面线圈阵列传感器的铝板材料裂纹电涡流检测

设计并研制了一种采用平面PCB板工艺制作的线圈阵列式电涡流传感器,包括采用计算公式确定了平面圆形螺旋线圈的相关参数;采用ANSOFT有限元软件进行仿真,分析了试件裂纹缺陷处涡流场的分布状态;以非铁磁性材料铝板作为被测试件,对其上的预制裂纹进行检测,证明了这种平面线圈阵列传感器工作的有效性. 结果表明,这种平面线圈阵列式电涡流传感器能够有效检测铝板上的微小裂纹,且信号幅值等输出信号参数和裂纹的几何参数之间具有较好的相关性.      

铁磁屏蔽对脉冲涡流检测的影响机理

针对脉冲涡流进行缺陷检测经常受到激励磁场和背景磁噪声干扰的问题,提出对缺陷处进行铁磁屏蔽的方法。在脉冲涡流检测中的磁屏蔽理论分析基础上,建立了脉冲涡流检测的有限元仿真模型。仿真表明:对于铁磁性构件,铁磁屏蔽能够使感应涡流尽可能地分布在缺陷附近,该措施减弱了检测信号的幅值,但对于不同深度的缺陷能够更好的辨别,能有效提高缺陷检测的灵敏度。根据有限元仿真结果,制作了铁磁性材料的磁屏蔽罩。实验表明:在铁板的表面,铁磁屏蔽能有效提高其检测信号灵敏度,而在铁板亚表面,灵敏度获得的提升较小。     

电磁流量计励磁线圈优化

从励磁线圈作用场的权重函数出发,按照磁通密度沿中轴线分布的均匀度、沿测量管轴方向分布的均匀度和整个空间分布的均匀度3个指标,确定最佳的励磁线圈形状。在用料以及励磁条件相同的情况下,对不同形状励磁线圈产生的感应电动势与被测液体的流速以及管道中液面高度的关系进行仿真分析。研究结果表明:圆形贴管壁的线圈励磁磁场均匀度最佳。实际应用中,要根据被测液体在管道中液面高度的状态选择最佳的励磁线圈形状。     

电磁磨料射流增压特性参数优化研究

针对前混合磨料射流设备存在连续性差和后混合磨料射流系统磨料混合不均匀等问题,论文基于电磁磨料浆体射流技术,采用数值模拟分析和实验研究相结合的方法对影响电磁磨料浆体射流增压特性因素进行深入研究。依据前人研究结果,采用数值模拟预测磁通密度和电压两参数对导电介质出口速度及其动能影响情况,搭建了试验平台,结合正交试验特点,并进行试验。试验表明：磁通密度对射流增压特性影响最大,电压次之,验证了数值模拟分析结果,且在磁通密度为0.7 T,电压值为72 V,导电介质浓度选为18 %,极板间距为0.025 m情况下,射流增压特性效果最好。     

提高油管漏磁检测设备性能的新方法

根据实际的漏磁检测设备相关参数,建立有限元仿真模型,确定了励磁线圈的形状和工作参数,获得最佳的信噪比。提出了在励磁线圈外面增加辅助磁路的措施来消除检测时的端部效应。通过在Hall探头两侧表面加装导磁块的方法,提高了探头对缺陷漏磁信号的轴向分量的检测能力。仿真数据同实验结果基本吻合,研究成果已经用在钢管漏磁检测设备的开发生产中。      

卧式储罐漏磁内检测技术影响因素与实验分析

随着国民经济的发展,我国对石油天然气等能源的消费越来越大,而石油石化企业和储运库站等存在着大量的卧式储罐。目前对此类设备还没有比较完善的检验方法,根据石油石化行业卧式储罐特点,结合对漏磁检测的一些研究,将漏磁检测技术应用于卧式储罐检测中,对影响卧式储罐漏磁检测的部分因素进行有限元分析,并对卧式储罐检测进行实验分析,验证漏磁检测法应用到卧式储罐检测的可行性;研究内容对卧式储罐的整体检测和寿命评价具有重要意义。     

基于超声Lamb波技术的储罐底板缺陷检测

 针对储油罐底板长期服役过程中罐底边缘板常发生腐蚀的情况,研发出一种超声Lamb波检测技术,开展了相关实验研究并设计了一套储罐检测自动化装置。对14mm大厚度钢板进行了仿真分析,计算出激发角度曲线,得出其A0模态Lamb波最佳激发角度为70°。设计加工了某2万m³成品油储罐底板1:1实验模型,并使用设计的UT350平板导波检测系统在该模型板上开展了实验,当激励信号频率为490kHz时检测结果最佳。实验结果表明Lamb波A0模态的低频脉冲信号能实现对大型钢板的缺陷检测,具有较好的缺陷识别能力。设计了一套能紧贴储油罐壁自动行走的储罐底板自动化检测装置,该装置可根据储罐边缘板自动调节传感器角度和压紧力,能根据检测效果调节行走速度。实现了对储罐底板缺陷连续、高效、稳定的在线检测过程。研究结果和设计装置实现了对储油罐底板缺陷检测,为储罐安全运行提供了保障。     

抽油井井筒混气液密度确定和井底流压的计算

流压是抽油井监测的重要参数之一．本文提出了流体在井简内的分布模式，介绍了确定混气液密度及井底流压的计算方法──试算法．与其它测试方法相比，该法工艺简单，有一定的准确性．     

小波分析用于钢板孔洞的涡流检测研究

小波的时频局部化和多尺度特性,使其特别适用于信号的奇异性探测和瞬态信号的检测以及强周期性噪声干扰下非平稳信息的提取。将小波分析用于钢板孔洞测量的数据处理过程中,通过以最大信噪比为依据的自定义信息代价函数来获取小波包最优基函数,使重构信号的信噪比大幅度提高,从而确保了钢板孔洞的测量精度与分辨率。实验分析表明,小波分析不仅可用于单孔信号的高效定位提取,而且通过一定的逻辑分析与判断,同样适用于连孔和多孔信号以及存在管道焊缝信号的高效分辨。     

welch功率谱估计法在流化床风帽故障检测中的应用研究

利用循环流化床常见故障风帽的实际模型,在搭建的冷态鼓泡流化床的试验台上对流化床正常风帽工况和故障风帽工况下流化床炉膛内复杂多相流动的工况进行模拟。并对正常风帽和故障风帽工况下循环流化床风室内的压力波动信号进行了采集,应用welch功率谱估计法处理采集的压力波动信号,最终得出两种工况下功率谱密度(power spectral density,PSD)的分布情况。对比正常风帽与故障风帽工况下流化床风室内压力波动信号的功率谱密度分布情况,提取故障时的特征值,来实现循环流化床风帽故障的检测与诊断。试验表明,该方法能对流化床风帽的故障进行检测与诊断。提出应用welch功率谱估计法对流化床风帽故障检测的方法,为流化床风帽故障的在线检测提供参考价值。     

基于脉冲漏磁检测原理的缺陷分类识别技术

脉冲漏磁检测是一种快速发展的无损检测方法,而相应的缺陷分类识别是缺陷检测与评估中的关键步骤之一.在介绍脉冲漏磁检测原理的基础上,设计了新型传感器,对不同类型缺陷的标准试件进行了测试;通过对缺陷瞬态差分信号的时、频域特性进行分析,提取了峰值、过零时间以及频谱中一特定频率点的幅值作为特征量对缺陷进行分类识别.实验结果表明该方法可对10 mm钢板表面以及下表面缺陷进行有效的分类识别.     

基于LabVIEW的电梯钢丝绳状态监测多通道数据采集

针对电梯钢丝绳运行状态存在的在线监测困难、故障检测不准确的问题,搭建模拟电梯钢丝绳运行的实验台,通过设计励磁器、检测器结构,设计基于LabVIEW的电梯钢丝绳状态监测多通道数据采集系统。对钢丝绳断丝、磨损等常见故障信号进行多通道采集并实时显示波形图、存储数据以便进行进一步分析。试验表明,该系统可以多通道采集钢丝绳的漏磁信号,提高了信号的空间分辨率,能准确地检测不同程度的钢丝绳断丝磨损等故障信号,并将采集到的数据以TDMS文件的形式保存下来进行波形回放,进一步定量分析故障部位及程度。     

小波变换在漏磁检测中的应用研究

无损检测向着自动化、智能化方向发展 ,而要在漏磁检测中真正做到定量分析还存在一定困难。文章简要介绍了小波变换 Mallat快速算法 ,把小波变换作为一种先进的信号处理手段引入进行数字信号的预处理 ,可以完成去除噪声和数据压缩的工作 ,为漏磁信号的定量分析提供了很大的可能性