基于力磁耦合效应的金属磁记忆仿真研究

为研究铁磁材料早期损伤和金属磁记忆信号之间的相互关系,结合力磁耦合模型与磁偶极子模型分析了铁磁材料磁导率变化与外加载荷之间的关系,并采用ANSYS Workbench有限元仿真软件中的静力学与静磁学模块对45号钢试件进行了地磁场下的力磁耦合仿真,得到了不同拉伸应力下试件漏磁场强度的变化规律及法向分量B(y)梯度值K的分布规律;研究表明:应力集中区的磁记忆信号随应力呈规律性增加,为金属磁记忆检测技术在铁磁材料应力集中区的检测提供了参考依据。     

基于霍尔元件阵列的缺陷漏磁检测技术研究

利用高灵敏度霍尔器件,设计研制了多通道阵列式漏磁检测传感器及信号处理电路.对不同几何参数的铁磁性试件缺陷进行了检测实验研究,该漏磁检测系统可实现地磁场激励和人工弱磁激励下的缺陷信号图像显示.探讨了基于多通道漏磁信号的缺陷表示方法,并利用人工神经网络技术对基于多通道传感器漏磁信号的缺陷反演问题进行了初步研究,表明利用霍尔元件阵列检测装置和人工智能信息处理方法,可以实现多通道漏磁信号与缺陷参数的非线性拟合,进而实现漏磁检测中的缺陷定量化分析.     

漏磁检测的交直流磁化问题

针对漏磁检测交流磁化的磁化电流频率选择问题 ,采用概率论的有关知识分析了影响漏磁检测信号大小的因素 ,并从漏磁场的检测理论上分析了磁化频率的选取原则 ,即 :载波频率应远大于调制波频率。对宽 0 .2 mm、深0 .2 m m的人工矩形槽缺陷的检测结果验证了对缺陷漏磁场所作的理论分析 ,得出了在常规的漏磁检测条件下磁化频率应大于 1k Hz,并指出漏磁检测不能采用频率为 5 0 Hz交流电磁化     

低碳钢扭转过程弱磁信号变化及金属磁记忆效应

研究地磁场存在条件下扭转过程中低碳A3钢的弱磁信号变化和金属磁记忆效应.在扭转实验机上对A3钢弱磁信号变化和转矩变化之间的关系进行了实验研究,通过记录试件表面磁场强度垂直分量和所施加的转矩值,绘制出二者之间的关系曲线,分析了弹塑性阶段弱磁信号变化特点.磁信号在弹塑性区域发生变化的主要原因是磁畴在应力作用下的定向分布和位错对磁畴转向的阻碍作用.根据实验结果提出了通过设立弱磁信号的梯度阈值进行构件应力状态及微损伤判别的新方法.     

铁磁钢材应力致磁各向异性定量检测特性研究

为研究铁磁材料的应力致磁各向异性的物理表现及其对应力的定量检测特性,搭建了交流磁化/检测实验装置.在单向加载条件下,对铁磁Q195平板试件施加了不同程度的弹性应力.并在保持每个弹性应力方向及大小不变前提下,施加了不同方向的不饱和交流外磁场,检测了其交流磁化曲线.通过对实验数据的频谱分析、磁滞回线的获取及磁特征参数的提取,分析和讨论了铁磁材料应力致磁各向异性定量特性、磁各向异性特征参数与应力的定量关系.研究结果表明:应力导致了铁磁Q195钢材表现出了磁各向异性特性;应力致磁各向异性磁特征参数随着应力增大而近似于线性增大,可以通过提取对应的参数进而求取对应的应力.研究结果对系统探究铁磁材料的应力致磁各向异性定量特性具有一定参考价值.     

地磁场激励下残余应力分布的磁检测方法

为实现铁磁材料内部应力分布的无损评估,在地磁场激励条件下,将ASTM1020钢Y型坡口焊缝试样水平放置,通过测量试样表面上方10mm处磁感应强度垂直分量的分布,得到了试样热影响区的应力分布。试样应力分布磁测量结果同盲孔法应力分布测量结果具有较好的一致性,说明在不用人工磁化场磁化材料的情况下,仅依靠地磁场激励就可以通过磁检测方法获得材料内部应力的分布情况。     

应用磁荷法建立漏磁信号模型

研究了漏磁无损检测中一种基于双极磁荷法的漏磁信号分析模型，运用这一分析模型研究了三种不同类型缺陷的径向和轴向漏磁信号．设计制作了实验装置与试样并进行了实验，将实验结果与分析模型的仿真结果进行了比较，两者得到了较好的吻合，说明了分析模型的有效性．这个模型建立了缺陷尺寸与漏磁信号的关系，具有参数少，计算快，分析方便等优点，它为漏磁信号处理和缺陷的识别评估提供了重要工具．     

铸铁件的漏磁检测方法

为了检测轿车变速箱端盖的表面裂纹缺陷 ,提高轿车使用过程中的安全性 ,讨论了采用漏磁检测方法检测轿车变速箱端盖表面缺陷的基本原则 ,采用有限元计算和磁路理论计算相结合的方法 ,解决了铸铁件检测中较难解决的磁化问题。针对检测过程中存在的噪声和检测信号的处理问题 ,提出了针对轿车变速箱端盖漏磁检测信号特征的程序滤波方法 ,实验证明所采用的方案能够很好地满足变速箱端盖表面缺陷的检测需求     

拉应力引起的磁记忆特性及其与检测时间的关系

在工作载荷和地磁场的作用下,针对铁磁性构件存在残余磁感应和自磁化增长的现象.进行了引起磁记忆特性及其与检测时间关系的研究.通过对45#钢在单轴拉伸过程中残余磁感应强度的检测与分析,得出了拉应力引起的残余磁感应强度的变化规律;在塑性阶段,将不同时间段内测得的残余磁感应强度数值进行比较,分析了塑性变形试样放置时间长短对磁记忆现象产生的影响.分析表明:受力构件能够记忆前段承受最大载荷时的磁信号,且检测时间的不同不影响检测结果.     

静拉伸条件下螺纹联接件三维弱磁信号研究

针对螺纹联接件应力分布不均匀和局部塑性变形问题,提出了利用地磁场环境下试件表面三维弱磁信号进行检测的新方法.在静拉伸试验机上对螺纹联接件进行了拉伸实验,利用二维磁记忆检测传感器实现了螺纹法向、轴向和切向三维弱磁信号的在位测量.利用有限元方法对螺纹的法向、轴向和切向应力应变进行了计算.结果表明,三维弱磁信号中,轴向弱磁信号和应力之间具有较好的相关性.     

脉冲电磁缺陷检测融合机理研究

针对铁磁性构件表面和下表面缺陷检测的难题,建立了脉冲电磁检测模型,揭示了表面缺陷和下表面缺陷的脉冲漏磁与脉冲磁阻检测相融合的物理机制。仿真与实验结果表明:铁磁性构件表面缺陷存在漏磁,而下表面缺陷主要体现在脉冲磁阻的变化。对于不同深度的铁磁性构件表面缺陷,GMR传感器拾取的脉冲漏磁响应信号的检测结果线性度更好,灵敏度更高;对于不同深度的铁磁性构件下表面缺陷,双侧检测线圈拾取的脉冲磁阻响应特征值与缺陷深度的变化关系呈近似线性增长关系,区分度较大,检测性能更好。     

考虑端部效应的钢筋锈蚀自发漏磁检测试验与仿真

自发漏磁检测技术可以对钢筋锈蚀缺陷进行诊断,但是当锈蚀区域距离钢筋端部较接近时,该区域漏磁信号会受到端部退磁场信号的影响.针对端部效应较明显的钢筋进行加速锈蚀试验,采集钢筋空间自发漏磁信号,通过试验和COMSOL仿真分析,提出了基于切向磁感应强度梯度峰值间距的钢筋锈蚀宽度判别方法,构建了考虑端部效应的钢筋锈蚀度评价指标...     

输油管道漏磁检测信号自适应滤波的研究

在采用漏磁法对输油管道进行无损检测过程中,信号会受到各种噪声的干扰。介绍了输油管道漏磁检测方法及归一化最小均方自适应滤波方法。通过实验装置采集了含有噪声的漏磁信号。由于各传感器提离值不能保证一致,对信号进行了补偿调整。将一路的传感器输出信号作为主输入信号,与之相邻的传感器输出信号作为参考信号,采用归一化自适应滤波对主输入信号进行处理。结果表明,采用归一化最小均方自适应滤波方法可使缺陷漏磁信号的信噪比得到显著的提高。     

基于LS-SVM的管道二维漏磁缺陷重构

针对铁磁材料的无损评估中,漏磁信号描述缺陷的几何特征难点,提出了应用支持向量机对二维缺陷重构的新方法,支持向量机输入是漏磁信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。网络学习采用最小二乘算法,训练样本由实验数据与仿真数据组成,测试样本为人工裂纹缺陷。该方法实现了人工裂纹缺陷的二维轮廓的重构,并与径向基神经网络重构结果进行了比较。试验结果表明,该方法具有速度快、精度高和很好的泛化能力,为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法。     

铁磁构件表层裂纹漏磁场分析及检测系统

针对铁磁构件裂纹损伤检测方法和仪器应用技术现状,建立了V型裂纹漏磁场分析模型,得出了平板铁磁构件表面指定探测点的漏磁场理论表达式。采用MATLAB软件编程进行全面的仿真分析,得出了漏磁场的法向分量与裂纹开口宽度的关系曲线、漏磁场的法向分量与裂纹深度的关系曲线、漏磁场的法向分量与裂纹长度的关系曲线;得出裂纹漏磁场法向分量过零点、漏磁场垂向分量出现最大值和漏磁场切向分量出现裂纹端部过零点的漏磁场分布特性。根据理论分析得出的裂纹漏磁场特征,设计制作了阵列式的裂纹检测装置和检测平台,并对带有V型裂纹的平板铁磁构件进行检测。实验表明：文中理论分析得出的三维漏磁场与检测结果能够较好的吻合,并对裂纹的几何参数估计具有一定的指导意义,根据漏磁模型研制的检测装置能探测铁磁构件的裂纹缺陷。     

管道检测高速数据采集软件系统的研究

文章研究了适合管道高速检测系统的高采样率、高精度软件,通过提高数据采集模块的优先级,采用DMA传输方式以及双缓冲传输,提高了数据采样及处理的速度,用高效的脉冲宽度检测模块提高了缺陷信号处理的精度。采用该数据采集处理软件的管道漏磁检测系统在油田和冶金企业获得广泛应用,效果良好。     

储罐直径对罐壁腐蚀缺陷的漏磁场信号影响分析

受腐蚀因素影响,储罐易发生腐蚀泄漏,储罐罐壁腐蚀一直是无损检测的难点,本文开展罐壁腐蚀缺陷漏磁检测技术研究。在轴向磁化方式下,对储罐壁板缺陷进行漏磁检测时,受壁板直径影响,同一缺陷处不同检测通道的漏磁信号不同,分析各通道漏磁信号与储罐直径的关系,得出直径与各通道漏磁信号峰值的数学模型;在此基础上对各通道漏磁信号进行预处理,建立修正系数,以消除不同通道之间的漏磁信号差异,实现各通道信号均匀化。     

地磁导航中载体涡流干扰场特性的仿真分析

地磁导航中的测量误差是影响地磁导航精度的关键因素,而包括涡流磁场在内的载体干扰磁场是产生误差的主要因素。目前各种运载体大量使用铁磁性材料,这样不可避免地会引起涡流磁场等干扰磁场。因此文中采用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立了高速运动载体的涡流干扰场仿真模型。首先研究了永磁体与匀强磁场之间的关系,发现永磁体的剩磁越强,匀强场也越强,为模拟地磁场提供了理论依据。其次分析了载体在匀速转动时涡流磁场对地磁测量的影响,最后研究了载体摆动时的涡流场的分布。结果表明涡流磁场随着速度的增大而增强,且涡流磁场主要分布于载体中间位置。仿真结果为下一步地磁导航中的误差建模以及磁场校正技术的研究提供了理论依据。