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。     

基于GMFM的脉冲涡流检测亚表面腐蚀缺陷成像技术

将磁场梯度测量技术和脉冲涡流检测技术有效融合,集中探究基于脉冲涡流磁场梯度信号的亚表面腐蚀缺陷成像手段及其优势性。首先,采用三维有限元仿真分析了脉冲涡流磁场梯度信号在亚表面腐蚀缺陷成像中的有效性和优势性,模拟仿真结果显示磁场梯度信号对于缺陷边缘的检测具有优势。基于模拟仿真结果,搭建了一套脉冲涡流检测实验系统,通过成像实验比较了基于两类信号的亚表面腐蚀缺陷扫描结果,并进一步研究了该类缺陷的成像技术。成像结果表明采用磁场梯度信号可实现对缺陷边缘的高效成像,基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测技术较传统脉冲涡流检测技术,具有高效、高灵敏度的优势。     

基于新型脉冲涡流传感器的裂纹缺陷定量检测技术

传统脉冲涡流检测技术采用反射型传感器,其通过一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,采用检测线圈或霍尔传感器来检测扰动磁场,然而由于激励磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,使得这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度不高,需采用差分的方法来增强缺陷信息.提出了一种新型脉冲涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励场的空间分布,使得无需差分就可以对缺陷进行定量.在分析该新型脉冲涡流传感器检测原理的基础上,采用仿真和实验相结合的方法研究了其对裂纹缺陷长度和深度进行定量的效果,仿真与实验结果相一致,证明了该传感器的有效性.     

脉冲涡流检测中参数影响的仿真分析与实验研究

脉冲涡流检测过程中传感器尺寸及激励参数对检测结果影响较大,对其进行优化设计可提高检测系统的性能。在分析矩形脉冲涡流传感器工作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲涡流的仿真模型,仿真分析了传感器尺寸变化对铝板中涡流衰减规律的影响,激励脉冲频率和占空比变化对缺陷检测灵敏度的影响,仿真结果表明:当激励线圈长度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变慢,而当激励线圈宽度和高度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变快;激励频率与占空比对缺陷检测灵敏度的影响与被测试件厚度有关,对于厚度较大的板材,应适当降低激励频率并提高占空比。最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿真结果相一致,证明了仿真结论的正确性。     

裂纹方向对脉冲涡流激励热成像的影响

摘要：
通过建立不同方向裂纹的有限元模型,对利用脉冲涡流热成像技术检测铁磁和非铁磁金属材料的裂纹缺陷进行分析,讨论了不同方向裂纹对裂纹附近涡流场和温度场的影响,并提取试件表面温度最大值作为特征量来对裂纹方向角与几何尺寸的关系进行分析.同时,通过实验对数值分析结果进行验证.结果表明:在铁磁材料中,具有各种方向角的裂纹都可以检测到;而在非铁磁材料中,当方向角较小时难以检测出其裂纹.根据试件表面温度分布的对称特点,可对裂纹的走向进行初步判断;根据试件表面最大温度随着裂纹方向角的增大而呈线性增加,可进一步识别裂纹方向角. 关键词：
脉冲涡流热成像; 裂纹检测; 裂纹方向 中图分类号： TG 115.28
文献标志码： A     

基于脉冲涡流热成像的铁磁性构件缺陷检测

针对铁磁性构件损伤探测问题,提出了二维大津法(Ostu)与多尺度形态学梯度边缘检测相结合的方法,该方法基于脉冲涡流热成像的缺陷无损检测技术,处理分析红外图像,得到缺陷边缘特征,用于监测铁磁性构件的健康状态。首先利用脉冲涡流热成像装置对铁磁性构件加热,并使用红外热像仪摄取红外图像;然后利用二维Ostu算法对获得的红外图像进行分割,得到二值缺陷区域,并对其进行连通性计算,从而得到涡流线圈内缺陷区域,提取裂纹缺陷;最后对所得裂纹缺陷进行多尺度形态学梯度边缘检测,并运用物象关系,测量缺陷几何尺寸。构件缺陷试验证明该方法对缺陷边缘检测效果良好,实现了铁磁性构件缺陷的无损检测。     

带包覆层铁磁性金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测

为提高脉冲涡流检测技术在检测包覆层下铁磁性金属管道局部腐蚀时的灵敏度,从仿真和实验两个方面对探头设计进行了研究.采用反向联接结构的双线圈作为激励源,达到线圈电流不过大而磁场能够在局部得到聚焦增强的目的.采用有限元仿真比较了单线圈和双线圈激励时磁场及涡流的分布情况和对局部腐蚀型缺陷的检测灵敏度,并进行了系列检测对比实验.仿真与实验结果相一致,表明使用反向联接双线圈激励探头对带包覆层管道局部腐蚀类缺陷进行脉冲涡流检测可以达到远高于单线圈激励检测的灵敏度.本研究可为带包覆层金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测探头设计提供参考.     

基于脉冲涡流磁场梯度检测的多层金属结构层间腐蚀缺陷成像

多层金属结构常见于大型、复杂装备中,由于其恶劣的服役环境结构层间易出现腐蚀缺陷,严重影响在役装备结构的质量与安全。本研究通过仿真和试验研究,探究了脉冲涡流磁场梯度检测方法在多层金属结构层间腐蚀缺陷成像中的实现手段及优势性。建立了脉冲涡流磁场梯度检测的三维有限元模型,仿真分析了脉冲涡流磁场梯度检测方法在多层金属结构层间腐蚀缺陷成像中的有效性和优势性。搭建了脉冲涡流磁场梯度检测试验系统,对仿真结果进行了验证。研究结果表明脉冲涡流磁场梯度检测方法可对多层金属结构层间腐蚀缺陷进行高精度成像。     

脉冲涡流无损检测提离效应研究

在脉冲涡流检测过程中,由于探头倾斜或被测对象表面不光滑会产生提离效应,提离效应严重影响着脉冲涡流无损检测的结果。本文在分析脉冲涡流检测技术工作原理的基础上,采用ANSYS有限元仿真软件建立了激励线圈为圆柱形和矩形两种结构的模型,并分别针对有裂纹缺陷的铁磁性(钢)和非铁磁性(铝)试件进行了仿真研究,通过分析试件中感应涡流和扰动磁场的变化,给出了不同情况下检测信号随提离变化的规律,并从原理上给出了解释。最后,通过实验的方法对仿真结果进行了验证,实验结果表明了仿真结果的正确性,从而为进一步的消除提离效应提供了有价值的参考依据。     

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,建立了阵列式脉冲涡流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。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。     

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。     

管道轴向裂纹检测脉冲远场涡流传感器设计与仿真分析

脉冲远场涡流检测方法结合了脉冲检测频率丰富以及远场方法适于铁磁性管道检测的优势,因此文中采用脉冲远场技术对管道轴向裂纹进行了检测。首先分析了脉冲远场涡流的检测原理,通过提取感应电压信号的负峰值和过零时间作为特征量可以分析管道的检测信息,在此基础上设计了4种不同结构的传感器模型,比较了4种模型过渡区的远近、对轴向裂纹检测灵敏度的高低以及对不同壁厚管道检测的结果。仿真结果表明：与其它模型相比，连通激励磁路的传感器模型具有更好的检测效果。     

基于分形理论的平面线圈激励涡流传感器

提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置的涡流传感器,利用COMSOL多物理场仿真软件进行了计算分析,在此基础上搭建实验平台并进行了实验验证.结果表明,与采用经典的圆形线圈激励方式相比,以科赫雪花图形为激励装置的涡流传感器,能有效提高局部涡流能量密度,改善涡流分布形态,从而提高对微小裂纹缺陷检测的灵敏度.实验表明所研制的新型平面结构涡流传感器,可以制作用于柔性阵列传感器,并能为结构健康监测中提供监测数据.      

脉冲调制涡流检测金属构件亚表面腐蚀缺陷研究

亚表面腐蚀缺陷严重影响在役装备关键金属构件的完整性。本文提出一种新型脉冲涡流检测技术,即脉冲调制涡流检测技术,探究该技术在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测和评估中的技术优势。首先,基于退化磁矢位法,建立了脉冲调制涡流检测金属构件亚表面腐蚀缺陷的高效有限元仿真模型,仿真分析了脉冲调制涡流检测信号及其特征与金属构件亚表面腐蚀缺陷深度间的关联规律,探究了该技术的优势性。同时,搭建了脉冲调制涡流/脉冲涡流双检测试验系统,通过试验,进一步探究两种技术在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的优劣,试验结果验证了仿真分析结论。研究表明,对于金属构件亚表面腐蚀缺陷检测,脉冲调制涡流检测技术较脉冲涡流检测技术,具有更高的灵敏度。     

脉冲热源激励金属板材缺陷的红外热波检测

以含有盲孔缺陷的金属板材试件为研究对象,在闪光灯脉冲热源激励下对试件内部热流的传递过程进行了有限元仿真。在检测参数和分析参数给定条件下,利用脉冲红外热波检测系统测得试件表面最大对比度原始热图,应用FFT变换方法分析了原始热图序列的幅值图和相位图。结果表明,试件表面的最大温差越大,缺陷越容易检测,幅值图的信噪比较大而相位图的探测深度较深。该方法提高了脉冲红外热波检测技术的探测能力。     

脉冲涡流参数对金属测厚影响的仿真分析

脉冲涡流(PEC)检测技术是近年发展起来的新型无损检测技术,可以进行金属板材或金属设备的厚度测量,具有频谱宽、信号穿透能力强及精确度高等优点.文中建立了脉冲涡流测厚系统的有限元分析模型,仿真分析脉冲涡流探头参数对金属测厚的影响,包括激励和检测线圈的高度、厚度、内径、匝数等,从而为脉冲涡流检测设备的国产化研究和提高精度提供理论依据.     

激光金属成形缺陷在线检测方法及热场仿真

针对激光金属沉积(LMD)增材制造过程中易产生微裂纹等冶金缺陷,严重影响制件疲劳力学性能的问题,提出了LMD增材制造冶金缺陷在线红外扫描检测的方法。为验证该检测方法的可行性,进行了LMD钛合金试件人工裂纹缺陷热场仿真分析与红外测温扫描检测实验研究。通过缺陷热场仿真分析揭示了红外测温特征峰峰高与裂纹宽度、深度的关系规律。人工裂纹检测实验表明,红外测温仪探头扫过各人工裂纹上方时,测温波形会出现明显增高的特征峰。通过仿真拟合关系式计算的裂纹宽度-温升幅度曲线与实验数据曲线的比较验证了仿真分析结果的正确性。     

矩形阵列涡流传感器的设计与实现

提出一种单激励发射接收式阵列涡流传感器模型。在对该传感器进行原理分析的基础上,通过有限元仿真分析及实验验证了该阵列涡流传感器在扫描铝板表面及下表面裂纹过程中9个检测线圈对裂纹长度进行定量的能力;并且采用聚类分析方法对9个检测线圈按灵敏度进行分类。再通过对各个检测线圈的检测数据进行数据融合,减小误差,提高了该阵列涡流传感器的检测精度。     

矩形阵列涡流传感器设计与实现

提出一种单激励发射接收式阵列涡流传感器模型。在对该传感器进行原理分析的基础上,通过有限元仿真分析及实验验证了该阵列涡流传感器在扫描铝板表面及下表面裂纹过程中9个检测线圈对裂纹长度进行定量的能力;并且采用聚类分析方法对9个检测线圈按灵敏度进行分类。再通过对各个检测线圈的检测数据进行数据融合,减小误差,提高了该阵列涡流传感器的检测精度。     

钢杆小裂纹最佳涡流检测参数的实验研究

为了提高棒料钢杆小裂纹涡流检测的精度,减小由于检测参数的不恰当选取带来的非线性误差,基于实验模型,采用涡流检测仪和外置式探头,对25#钢3种不同直径0.1 mm深的裂纹在不同工作频率和不同提离值下进行涡流检测,得到检测的相位信息.通过研究不同工作频率和不同提离值对相位信号的影响,根据线性拟合平均标准差为最小原则,得到了棒料小裂纹涡流检测参数与相位信号呈线性关系的最佳检测参数区段,这对提高棒料小裂纹检测精度和外置式钢棒涡流检测参数的选择具有重要的指导作用.