基于漏磁信号深度特性的缺陷深度轮廓迭代优化方法

漏磁检测是一种广泛应用于钢结构件缺陷检测与评估中的无损检测方法。缺陷漏磁信号反演是漏磁检测的关键环节,其中有效的缺陷深度轮廓优化对于提高反演效率至关重要。该文提出一种基于漏磁信号深度特性的缺陷深度轮廓迭代优化方法,该方法基于缺陷区域漏磁信号平均值与深度间的近似线性关系,对缺陷初始深度序列进行估计,并进一步根据缺陷计算漏磁信号与检测漏磁信号间的误差分析对缺陷深度序列进行优化更新,最终实现缺陷深度轮廓的反演重构。通过仿真与试验分别对不同类型缺陷的漏磁检测信号进行反演,仿真与试验结果均验证了该方法的有效性。     

含缺陷管道磁化状态与漏磁信号规律研究

漏磁检测技术是管道内检测领域常用的检测方法，基于漏磁信号的分析对于管道安全评价具有重要意义。建立漏磁检测的二维仿真模型，研究漏磁检测中励磁强度对于漏磁信号的影响；基于磁化状态对漏磁信号影响的物理模型，可将励磁强度分为3个阶段，即初始增长阶段、非线性增长阶段和饱和线性增长阶段。结果表明，3个阶段的分界点只受缺陷深度的影响，仿真结果与物理模型具有很好的一致性，所划分的3个阶段有效衡量管道漏磁检测中励磁强度的影响，对于漏磁信号采集分析具有指导意义。     

多传感器特征决策融合的钢轨裂纹识别方法

随着高速铁路的快速发展,钢轨裂纹的有效检测对于铁路安全运行具有重要的意义.针对基于漏磁信号的钢轨裂纹识别问题,采用多传感器特征决策融合技术,在对漏磁信号进行了时域和频域的多特征提取与融合的基础上,同时对多传感器信号进行决策融合,设计了一种基于支持向量机(SVM)的多传感器信息融合分类器.利用人工裂纹的实测漏磁信号进行实验,相比于提取单一特征和利用单一传感器信号进行识别,提出的方法取得了更好裂纹识别效果,平均识别率达到98％.     

基于脉冲漏磁的带保温层管道腐蚀缺陷检测

在带保温层金属管道腐蚀检测方面,脉冲漏磁技术显示了潜在的优势.利用有限元分析软件Comsol Multiphysics对不同结构的传感器进行仿真分析的基础上,提出了一种优化结构的脉冲漏磁传感器,用于带保温层的管道腐蚀缺陷的检测.通过实验验证了传感器结构优化设计的有效性,为进一步量化分析缺陷信息打下基础.     

基于形态滤波和提升小波变换的漏磁信号处理研究

利用数学形态学与提升小波变换相结合的方法对漏磁信号进行分析处理。先用数学形态方法对漏磁信号进行滤波预处理,可以有效地去除脉冲噪声与基线飘移,再利用提升小波变换对处理后的漏磁信号进行多分辨分析,得出各层逼近信号与细节信号。结果表明,该方法可以有效地滤除漏磁信号的噪声。罗华1,2,3雷斌1,2胡玉新1,2(1.中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190;2.中国科学院电子学研究所北京100190;3.中国科学院大学北京100039)     

模糊提升小波在脉冲漏磁信号处理中的应用

在脉冲漏磁检测中,有效抑制信号中的噪声是最终正确识别缺陷的关键环节之一.介绍了提升小波变换的基本理论及传统阈值降噪方法;针对传统硬、软阈值法的局限性,提出了包括带有可变因子的隶属函数的模糊阈值处理方法;运用该方法对仿真和实验信号进行了降噪研究.结果表明,采用模糊提升小波降噪方法能够很好的抑制脉冲漏磁信号中的噪声,在实时...     

小波变换在粗糙表面铁磁材料微裂纹检测中的应用

采用漏磁法可在表面光洁的铁磁材料上,测得深度为０．１ｍｍ－０．２ｍｍ的裂纹,但在表面锈蚀的铁磁材料上检测深度在１．０ｍｍ以下的微裂纹,则困难得多,本文探讨了微型纹检测的特点,在介绍利用特殊结构的差动探头抑制部分噪声并提取有用信号的基础上,着重叙述了采用小波技术处理检测信号获得标准裂纹信息的思路,最后公布了部分检测与小波分析的结果。     

Hilbert变换在钢管漏磁检测缺陷定量化识别中的应用

提出一种根据漏磁检测信号切向分量信息构造法向分量的新方法.根据Hilbert变换原理,分析了钢管缺陷漏磁信号各个分量之间的正交对偶关系,论证了缺陷漏磁信号各个分量之间相互转换的理论基础和条件.基于探头所检测到的缺陷信号切向分量,利用Hilbert变换构造法向分量,增加了定量化识别的特征量,改善了缺陷识别的准确率和尺寸定量化误差.理论和仿真结果证明了该方法的有效性,可实现一维探头的准二维测量.     

基于金属磁记忆技术的微裂纹检测仿真分析

鉴于金属磁记忆检测技术对微裂纹的早期预判上有独到优势,基于金属磁记忆检测机理,考虑磁性材料磁导率的各向异性,运用COMSOL有限元分析软件对起重机导轨常用材料Q235B钢进行磁记忆检测有限元仿真,定量分析了被检测钢块在裂纹宽度、裂纹深度、拉伸载荷、提离高度及外加地磁场变化时材料磁记忆信号的变化规律。结果表明,随微裂纹尺寸的增大,磁记忆检测信号增强;随外加应力的增高,磁记忆检测信号先增大后减小;随提离高度的增加,磁记忆检测信号减小。     

油管漏磁检测的有限元建模技术研究

有限元法广泛应用于石油管道缺陷漏磁场分析，成为替代物理试验，获得大量缺陷漏磁信号的有效手段。该文阐述了如何用有限元方法建立漏磁检测仿真模型。根据漏磁检测设备相关参数，建立静态和瞬态有限元仿真模型。通过对励磁磁场的均匀性、检测速度和缺陷尺寸3种影响因素的仿真分析，比较了静磁场模型和瞬态模型的仿真结果和效率。静磁场模型求解效率高、占用的计算资源少，但是随着检测速度的增大，求解结果明显偏高。瞬态模型没有速度带来的误差问题，但耗费大量的计算资源，仿真时间大大增加。给出了用静磁场模型分析钢管缺陷漏磁场应满足的条件。     

漏磁检测的混合正则化反演方法研究

漏磁检测作为无损检测的主要方法之一已得到了广泛关注和应用。漏磁检测对缺陷的识别问题属于电磁场计算的反问题,因其不适定性难以直接求解,因此目前对于漏磁检测方法的研究和应用大部分都避免了对反问题直接求解,而是采用搜索匹配式的方法。本文尝试使用混合正则化LSQR-Tikhonov的方法对基于磁偶极子单元积分模型的漏磁检测反演问题进行处理,对LSQR方法添加Tikhonov正则化来获得更多的主奇异值信息减小误差,通过混合正则化得到的近似解较为逼近真实值,得到的二维反演结果也可以判断出缺陷的位置和形状,通过仿真及实验验证了算法的准确性。     

管道漏磁内检测的管壁缺陷漏磁场解析模型

漏磁内检测技术是长输油气管道缺陷检测的主要手段,缺陷几何特征识别对管道安全运行评价具有重要意义。基于二维磁偶极子模型,建立管道内壁缺陷漏磁场空间分布的三维解析模型,对磁化方向垂直缺陷时磁荷产生漏磁场的变化规律进行研究;基于内壁解析模型,引入管壁退磁影响因子,对模型进行补偿,建立管道外壁缺陷漏磁场三维解析模型,得到了管道外壁不同缺陷漏磁场的分布特征。搭建漏磁检测实验平台,对所建模型有效性进行实验验证。结果表明,管壁对外壁缺陷漏磁场具有一定屏蔽作用,实验结果和理论分析具有很好的一致性,所建模型可有效描述管道内外壁缺陷漏磁场空间分布特性,对缺陷识别和定量评估具有一定工程指导意义。     

Research on the Crack Detection of Conductive Components Using Pulsed Eddy Current Thermography

Crack of conductive component is one of the biggest threats to daily production. In order to detect the crack on conductive component, the pulsed eddy current thermography models were built according to different materials with the cracks based on finite element method (FEM) simulation. The influence of the induction heating temperature distribution with the different defect depths were simulated for the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) materials and general metal materials. The grey value of image sequence was extracted to analyze its relationship with the depth of crack. Simulative and experimental results show that in the carbon fiber reinforced composite materials, the bigger depth of the crack is, the larger temperature rise of the crack during the heating phase is; and the bigger depth of the crack is, the faster the cooling rate of the crack during the cooling phase is. In general metal materials, the smaller depth of the crack is, the lager temperature rise of the crack during the heating phase is; and the smaller depth of the crack is, the faster the cooling rate of crack during the cooling phase is.     

Pulsed electromagnetic non-destructive evaluation and applications

This paper introduces recent research work in the field of pulsed electromagnetic non-destructive testing/evaluation. These are pulsed eddy current, pulsed magnetic flux leakage and eddy current pulsed thermography. This paper introduces pulsed electromagnetic techniques and their different case studies on defect detection as well as stress characterisation. Experimental tests have been validated and future research plans are discussed. This paper demonstrates pulsed electromagnetic non-destructive testing and evaluation for not only depth information, but also for multiple parameter measurement and multiple integration, which are important for future development.     

Evaluation of alternating flux leakage testing using 3D nonlinear eddy current analysis and experiment

Alternating magnetic flux leakage testing has been applied in the inspection process for detecting cracks on the surface of steel. To develop a precise inspection method, the flux and eddy current distribution should be investigated taking into account the nonlinearity of steel. This paper describes 3D numerical analysis and experiment for this testing. The property of leakage flux from the crack of steel under ac excitation is investigated using the 3D edge‐based hexahedral finite element method. It is shown that the 3D analysis is obligatory in the precise analysis of magnetic phenomena of this testing. The effect of crack width and depth of leakage flux is clarified, and the relationship between the lift off and the amplitude of leakage flux is also illustrated. The characteristic of leakage flux is confirmed by a verification experiment. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(1): 8–15, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10085     

缺陷漏磁成像技术综述

缺陷漏磁成像技术一直是无损检测领域的研究热点之一,也是铁磁性构件缺陷检测与评估的重要手段。本文从缺陷的漏磁数据可视化、缺陷轮廓的二维漏磁成像以及缺陷的三维漏磁成像三个阶段,对缺陷漏磁成像技术的发展历程进行归纳梳理,详细介绍了各阶段常用的成像方法。并在此基础上,讨论了缺陷漏磁成像技术的研究方向和发展趋势。     

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。     

基于单谐振结构的金属裂纹CRFID传感器设计

为实现单结构谐振器对金属裂纹参数的无损检测,设计了一款同时检测裂纹宽度及方向的无芯片射频识别(CRFID)金属裂纹传感器。将圆形、切角矩形谐振器一体化设计,利用HFSS有限元分析软件对传感器进行结构优化与性能仿真。深层次探究了不同裂纹缺陷下传感器雷达散射截面(RCS)的响应特征。结果表明金属结构的裂纹方向和裂纹宽度可以通过传感器谐振频率的变化进行识别。双极化下RCS幅频特性的频偏方向对应裂纹的方向,而频偏量与裂纹宽度成正比。设计的CRFID传感器能够检测0°水平方向、90°竖直方向、45°或135°斜向等三类方向下的亚毫米宽度裂纹,其中裂纹宽度检测灵敏度最高可达43.5 MHz/0.1 mm。