一种高性能电磁超声传感器线圈背板及其优化设计

为提高电磁超声传感器换能效率,对电磁超声横波传感器的线圈背板进行了优化设计。首先通过实验方法研究了线圈背板厚度对超声信号的影响,然后通过有限元仿真软件对采用羰基铁粉作为线圈背板时的磁场分布进行了仿真,最后通过实验比较了线圈背板优化前后横波传感器的信噪比和提离距离。结果表明:电磁超声横波传感器中线圈背板的最佳厚度为1.5~2.0 mm;采用长度和宽度尺寸与线圈工作区域相同的羰基铁粉作为线圈背板能显著增加传感器工作区域的磁场强度;与采用非导磁性材料作为线圈背板相比,采用优化后的羰基铁粉背板可使传感器的信噪比增加约1倍,提离距离增加约1 mm。     

石蜡对γ射线的透射和散射对比研究

管道输油过程中原油在管道内壁沉积形成油垢会阻塞管道。测定油垢厚度成为管道除垢的重要先决条件,核探测技术成为无损检测油垢的首选。实验用石蜡代替管道油垢来进行模拟,采用透射和散射两种方法,研究了不同厚度的石蜡对γ射线的透射和散射特征,进行了相应的理论分析计算。结果表明两种方法用于管道油垢厚度的无损检测是可行的。     

L(0,2)模态在管道内壁附着物测厚中的应用

管道内壁附着物厚度的状况,是工业生产安全性评价的一项重要指标.以有机热载体炉为例,其管道内壁的积碳层极易造成加热炉管的某些部位局部过热,导致爆管发生,造成人员伤亡.本文分析L(0,2)模态在双层管道中的传播特性后提出,利用110k Hz下L(0,2)模态导波的群速度随管道内壁附着物厚度增长单调减小的特性,无损定量地检测外径57mm,壁厚3.5mm管道的内壁均匀附着物的厚度.随后建立了管道内壁附着物厚度定量检测系统,利用中心频率为110k Hz的压电斜探头以非对称加载的方式对内壁附着有0、1、1.5、2和2.5mm均匀模拟积碳的管道试样进行了35组实验研究.实验结果表明,L(0,2)模态群速度的实验值与理论值的总体变化趋势保持了一致.利用本方法可以定量检测管道内壁附着物的厚度,对安放空间狭小、无法沿管道周向布置阵列传感器的工业管道的检测具有很好的实用意义,并且对于后续的探头开发具有指导意义.     

激光超声无损检测技术

根据电磁理论，推导了在固体中激光超声产生的热膨胀机理和电子机理。研究了激光超声信号的光学检测方法。结果表明，激光超声可以重复产生窄脉冲，在时间和空间具有极高的分辨率，适用于材料的无损检测。     

电磁量测量的一体化传感器仿真分析与设计

单种电磁无损检测方法检测对象较为单一,而且缺陷的定量评估精度和检测的可靠性不高,采用集成化无损检测技术是解决这些问题的有效途径。该文在前期研究基础上,利用脉冲激励频谱成分丰富的优势,将脉冲激励方式引入电磁无损检测领域,深入研究脉冲激励下多种电磁无损检测方法的集成化问题,通过突破多种电磁无损检测方法的原理集成、一体化传感器设计等关键技术,从而在解决传统正弦激励的电磁无损检测技术不足的基础上,进一步拓展和提高集成化电磁无损检测技术的研究领域和理论水平。预期研究成果将进一步推进集成化无损检测技术的发展进程,对于提高大型装备无损检测的效率及缺陷定量评估的精度都具有十分重要的理论意义和实用价值。     

新型脉冲漏磁传感器的仿真设计与实验研究

在对带保温层管道进行检测时,由于保温层的隔离作用使得传统的电磁无损检测方法感生的磁场在传播到管道表面时已衰减的非常微弱,因此,对带保温层管道中腐蚀缺陷的检测是无损检测领域的一个难点.脉冲漏磁方法由于结合了脉冲检测频率丰富以及漏磁检测适于铁磁性管道检测的优势,因而采用脉冲漏磁技术对管道腐蚀缺陷进行了检测.在分析了脉冲漏磁检测原理的基础上,仿真分析了4种不同结构的脉冲漏磁传感器沿管道表面和管壁的磁场分布以及对不同厚度保温层的检测能力,仿真结果表明带聚磁板的模型具有较好的检测能力.最后,采用实验的方法研究了这种模型传感器对腐蚀缺陷深度的定量能力,实验结果表明该传感器可以很好地实现对腐蚀缺陷深度的定量检测.     

传感器提离值对管道漏磁检测的影响

为了提高油气管道漏磁检测的准确度,需要在确保检测灵敏度的同时,减小磁传感器与被测油气管道表面的距离即提离值的波动的影响。分析了提离值选择的主要原则,并从磁路设计角度,提出了一种通过改进油气管道检测器结构抑制传感器提离值波动影响的方法。通过仿真计算验证了这种方法的效果。结果表明:该方法不仅可以有效地提高检测灵敏度,而且信噪比可以提升30%以上。该方法有助于为优化检测器结构和提高漏磁检测的准确度提供重要的依据。     

Hilbert-Huang变换在非线性超声无损检测中的应用

为了提高非线性超声无损检测方法对缺陷位置和相对大小的表征能力,该文将H ilbert-Huang变换方法用于非线性超声无损检测信号的处理。粗晶奥氏体不锈钢材料的非线性超声无损检测信号具有非线性、非稳态和低信噪比的特性,H ilbert-Huang变换对此类信号的特征提取具有独特的优势。实验结果表明:通过H ilbert-Huang变换的瞬时频率能够确定缺陷位置,瞬时幅度可表征缺陷的相对大小;该方法达到了对0.6mm晶粒平均直径的粗晶奥氏体不锈钢中65 mm深、0.8 mm平底孔的小缺陷检出能力,说明H ilbert-Huang变换有效提高了非线性超声无损检测的缺陷表征能力。     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

基于深度学习的管道焊缝超声检测缺陷识别方法

超声无损检测是目前管道焊缝质量检测应用最为广泛的一种检测手段,但是迄今为止在很大程度上依赖于训练有素的人体检查员的专业知识和判断。目前在深度学习的方法已经很好的应用于基于图像数据的管道焊缝缺陷智能检测,但是对于深度学习辅助判断超声无损检测却进展缓慢。主要原因是超声无损检测数据的复杂性（步长大、多模态、多峰分布等）,神经网络训练往往出现梯度消失或爆炸的问题,而且能用于训练的标准数据集也严重匮乏。为了克服这些困难,首先引入特殊标准化方法和全连接隐含层实现了一种超声无损检测数据增强方法FMC-GAN构建虚拟数据集,再根据改进的LSTM-FCN模型并引入门函数,以此彻底克服超声无损检测数据复杂性。最后实验表明LSTM-FCN网络识别真实检测数据中的缺陷漏检率为0,各缺陷综合正确识别率高于95.6%,达到工业检测的要求,为超声无损检测智能化发展提供重要研究基础。     

玻璃钢管微波测厚技术

介绍了利用微波无损检测技术测量玻璃钢管壁厚的基本原理及其测量系统 .依据此类玻璃钢管壁厚检测信号的特征 ,建立了壁厚与测试信号幅值之间的关系式 ,探讨了减小该方程式计算误差的途径 ,并给出了改进方程式的方法 .分析结果表明 ,该方法简便易行 ,测算精度较高 ,对于玻璃钢管道及容器等壁厚的检测是有效可行的     

基于干涉型分布式光纤技术的水下管道泄漏检测实验分析

为解决复杂水下管道的泄漏检测问题,以干涉光路为基础,构架面向水下管道应用的分布式光纤泄漏检测系统.在水下波导实验室,以直径为200 mm的铸铁沥青输气管道为对象,研究水流波动条件(流速为2～6 m/s)、气压0.5～1.4 MPa下,分析Sagnac原理中零点频率和泄漏点在宽频范围内的对应关系,建立零点频率分辨率和定位的关系,消除水下环境干扰信号的影响.实验结果表明:该系统可用于水下输气管道泄漏检测,对于6.5 km测试间距,可有效测定泄漏源位置,定位误差小于2.0％.     

油井含砂在线监测技术研究

井口含砂在线监测是国外近年来发展起来的一种高精度实时监测油井出砂研究手段。在引进SandQTM 含砂监测系统基础上对其配套技术进行了优化,首先,利用FEPG 系统开发了三维声波传导有限元程序,对井口声波测试弯管壁厚进行了优化,建议壁厚为510 mm;其次,建立了近井渗流稳定时间分析有限元模型,优化井口测试程序,结果表明,对于高渗疏松砂岩油藏,生产制度调整后24 h 以内近井渗流即可达到稳定,结合现场实际,将油井工作制度调整频率设计为1 次/d;最后,进行了现场试验,研究表明,该技术对于抽油机及电潜泵井采油树均具有较好适应性,对于产出液黏度较小的油井适应性强、测试精度高,对于产出液黏度较大（动力黏度>1 824 mPa
s）油井,适应性较差。     

埋地输气管道爆炸驱动的路面动力响应分析

为探究埋地输气管道爆炸驱动下的路面动力响应规律,利用ANSYS软件模拟仿真天然气管道爆炸过程,通过改变管道埋深、壁厚、敷设夹角三个主要因素得到道路不同点处超压峰值,与安全评定准则相对比得出人和物安全指数。研究结果表明：管道埋深对道路超压峰值影响显著,在单一变量改变下,道路超压峰值随着埋深增加而减小,埋深超过5m时,爆炸冲击波不足以破坏路面且对人和建筑物造成影响;管道壁厚改变时道路超压峰值呈现“增加-减少”趋势,壁厚为15mm时,超压峰值达到顶峰,当壁厚达到20mm后,爆炸冲击波不足以对人和物形成伤害;管道敷设夹角改变时道路超压峰值呈现“减小”的趋势,管道爆炸点正上方处无安全敷设角度,当敷设角度为60°时,道路其余位置均处于安全范围。     

径向载荷作用下的管道塑性失效力学模型与实验分析

针对野外埋地敷设的输油管道发生断裂、泄漏等较大破坏时,使用管道挤压截流装置,将管道快速压扁以阻断流油的问题,运用塑性变形理论和虚功原理,建立了一个受均匀径向载荷作用下的管道挤压变形模型,并且对管道塑性变形进行了分析计算,得到了管道挤压所需的载荷量。并使用18 mm宽度的刀口对325 mm×6 mm的X60钢管进行挤压实验,得到了管道挤压的载荷位移曲线。将得到的实验数据与理论数据进行对比和验证,理论数据与实验数据结果吻合。该模型可用于计算不同规格管道挤压所需的载荷量,为管道抢修工作提供理论和实践参考。     

油气管道涡流变形检测探头研制

针对传统的管道变形内检测探头环向检测面积较小的问题,在磁旋转编码检测技术的基础上,结合电涡流检测技术,研制了一种涡流变形内检测探头。文中首先介绍了电涡流管道变形检测的理论基础,设计了管道涡流变形检测探头的机械结构及电路系统,利用有限元方法得到探头与被测件距离d的增加引起传感器输出电压峰值信号呈现非线性减小的变化规律,同时研究了激励信号峰值和激励线圈内径变化对d值检测的影响。后进行实验验证,结果表明基于电涡流检测技术的管道变形检测具有可行性,实验测量精度达到1mm。该检测探头的研制对于提高管道变形内检测环向检测精度、降低检测成本具有一定的意义。     

管道磁化的有限元优化设计

为计算磁路设计中永磁体几何参数对管道磁化效果的影响,采用了有限元方法研究管道磁化磁路中永磁体长度（10～40mm）、直径（25～100mm）改变时,管道表面缺陷（0.2mm深,0.2mm宽）产生的漏磁场的变化情况,得到了缺陷漏磁场水平分量B     

Research on On-line detection system for natural gas pipeline

Four methods for testing the thickness and defect of pipeline are compared and analyzed in this paper. The testing principle of magnetic leakage flux based on electromagnetism is discussed in detail. From the experiments of sensor character, the effects caused by some factors are found, which give some important information for sensor design, and this method is proved reasonable and effective. The mechanical and electrical structures of inspection equipment, as well as its working principle and technical features are introduced. In this paper, control flow and software design are discussed, too. This detection system has been successfully developed. Experiments show that this detection system has high resolution and can be put into practice.     

圆管内泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的抑制特性

为有效抑制瓦斯爆炸冲击波及火焰传播,构建大尺度圆形管道实验装置,对瓦斯预混爆炸过程中泡沫陶瓷对冲击波和火焰传播抑制特性进行研究.结果表明：泡沫陶瓷能够吸收瓦斯爆炸冲击波能量,对火焰和冲击波传播抑制效果明显,泡沫陶瓷挡板厚度及设置层数、位置是典型影响因素.挡板设置位置距点火端距离十分重要,其临界值应为起爆期间火焰传播速度达到最大值位置以内,进而实现对瓦斯爆炸传播与发展的有效抑制.对比双层和单层挡板布置的实验结果,双层布置时冲击波最大超压下降更快.但是,挡板厚度的影响并不明显.设置厚度为50 mm或30 mm的挡板时,测得最大超压的沿程衰减趋势一致,大小也很相近.     

电脑散热片换热过程数值模拟分析

研究的对象是直板式铝散热片,通过改变散热片的结构参数(齿厚、齿高、齿间距和底板厚度),以Ansys软件为载体,将所作模型图导入Ansys软件中进行模拟,得出测试点温度.基于正交试验分析,得出结果:散热片的齿厚和齿间距对其散热效果影响最大,其次是齿高,底板厚度次之;其他参数不变时,齿厚在0.5～1.5 mm内,随着齿厚的增加,散热效果增强,齿厚超过1.5 mm,散热效果则减弱;齿间距在1～1.5 mm内,随着齿间距的增加,散热效果增强,齿间距超过1.5 mm,散热效果则减弱;随着齿高的增加,散热效果呈现增强趋势;底板厚度在2～3 mm内,随着厚度的增加散热效果增强,当厚度超过3 mm时,散热效果呈下降趋势.