交流电磁场检测数值仿真及其信号敏感性分析

基于开发交流电磁场检测 (ACFM )可视化技术的需要 ,采用数值模拟方法对ACFM技术进行了探讨。以ANSYS软件系统为工具 ,建立了ACFM数值仿真模型。该模型解决了利用裂纹物理参数和几何厚度建模以及裂纹导致的奇异性处理两方面的问题 ,能够精确获得任意形状裂纹的电磁场分布。分析了材料性质与提离两种因素对磁场分布影响的敏感性。仿真结果表明 ,ACFM对磁导率、电导率和提离的变化均不甚敏感 ,与涡流检测技术相比 ,更适合于低碳钢的裂纹检测。此研究为开发ACFM装备的数字化样机提供了理论依据。     

基于GA-BP神经网络的ACFM实时高精度裂纹反演算法

针对传统交流电磁场检测(ACFM)特征信号难以实现缺陷高精度实时反演的问题,在电磁耦合ACFM探头有限元模型分析的基础上,引入能量谱和相位阈值判定方法实时获取裂纹特征信号,建立裂纹实时反演实验系统并进行裂纹检测实验,基于加入遗传算法的BP神经网络(GA-BP)建立的ACFM实时高精度裂纹反演算法对实验得到的裂纹特征信号进行长度和深度的反演。结果表明:电磁耦合ACFM探头有限元模型可较好地仿真裂纹特征信号;采用能量谱和相位阈值判定方法能够实时获取裂纹特征信号;GA-BP神经网络能够实现裂纹长度和深度的反演,反演精度误差不超过10%。     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系。根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据。通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关系。     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系.根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据.通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关.     

基于广义回归神经网络的交流电磁场检测裂纹量化研究

考虑到目前交流电磁场检测中裂纹量化精度和智能化水平的不足,将广义回归神经网络(GRNN)引入到交流电磁场检测技术中来,在有限元仿真试验基础上,选择了作为输入元素的交流电磁场信号特征向量,构建了一种适合于交流电磁场检测裂纹量化分析的GRNN模型,并利用归一化处理后的一些离散数据作为网络的训练和检测样本,使网络完成对整个裂纹交流电磁场范围内的主要信息的存储,从中发现输出和输入之间的内在关系,完成对未知点的预测。结果表明,与传统的线性插值方法以及BP网络相比,该方法建模简单,预测精度高,对原始数据的分布和边界条件无特别要求,推广性能强,人为调节参数少,收敛速度快,更为智能化,尤其在获得已知样本稀少的情况下仍能表现出极强的适应性,从而保证了模型的精度和推广性能,为交流电磁场检测裂纹量化提供了一种智能高效的方法。     

基于广义回归神经网络的交流电磁场检测裂纹量化研究

考虑到目前交流电磁场检测中裂纹量化精度和智能化水平的不足,将广义回归神经网络(GRNN)引入到交流电磁场检测技术中来,在有限元仿真试验基础上,选择了作为输入元素的交流电磁场信号特征向量,构建了一种适合于交流电磁场检测裂纹量化分析的GRNN模型,并利用归一化处理后的一些离散数据作为网络的训练和检测样本,使网络完成对整个裂纹交流电磁场范围内的主要信息的存储,从中发现输出和输入之间的内在关系,完成对未知点的预测.结果表明,与传统的线性插值方法以及BP网络相比,该方法建模简单,预测精度高,对原始数据的分布和边界条件无特别要求,推广性能强,人为调节参数少,收敛速度快,更为智能化,尤其在获得已知样本稀少的情况下仍能表现出极强的适应性,从而保证了模型的精度和推广性能,为交流电磁场检测裂纹量化提供了一种智能高效的方法.     

基于交流电磁场检测的深水无损检测探头设计与关键参数分析

传统的水下交流电磁场检测技术（ACFM）在仿真设计时未考虑外壳材料对检测信号和设备各个参数之间的影响。针对此问题,建立了ACFM仿真模型,对磁芯大小与形状进行了优化设计,缩减探头尺寸;分析了无损检测探头的外壳材料的电导率和磁导率对检测信号的影响,并进行了仿真分析;分析出最适用于深水无损检测的外壳材料为304不锈钢和最佳电流频率,并对无损检测探头的各参数进行了优化设计;结果表明,外壳材料的电导率达到107 S?m-1时,磁性传感器检测到的特征信号会反向和电流的频率大于7 kHz会导致检测信号严重失真;外壳材料的磁导率对Bz与Bx的幅值衰减严重。本文的研究成果有利于水下无损检测设备的研发设计。     

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。     

基于数据增广灰色神经网络的ACFM裂纹角度预测

交流电磁场检测（Alternating current field measurement,ACFM）技术广泛应用于制造业等工业领域中金属结构物的缺陷检测。本文针对单传感器在非预知缺陷检测过程中存在的角度偏转及裂纹定位等问题展开了研究,首先通过COMSOL Multiphysics仿真结果可知:场强的X和Y方向分量在角度偏转的过程中存在信号互补的规律,然后通过建立比例因子进而实现了数据增广型灰色神经网络模型（Data augmented grey neural network model,DA-GNNM）的预测,同时模拟预测对比回归预测可知DA-GNNM模型的预测效果较优。此外通过多梯度偏转仿真实现了偏转裂纹的重构,其次通过搭建实验平台以及信号特征提取等工作验证了DA-GNNM预测模型的合理性,平均预测误差2.56%;最后通过预测角度进一步改善了非平行检测过程中裂纹重构图像的偏转问题。     

基于Wigner-Ville分布裂纹转子识别的仿真

建立了基于简单铰链裂纹模型的裂纹转子瞬态响应的动力学模型，得到了裂纹转子与无裂纹转子的仿真解；利用Wigner-Ville分布比较了裂纹转子与无裂纹转子的时频特性，提出了利用Wigner-Ville分布识别裂纹转子的方法．数值仿真研究了Wigner-Ville分布对刚度变化的敏感性，讨论了质量偏心和质量偏心角对裂纹转子Wigner-Ville时频特性的影响，为工程实际中裂纹转子的识别提供了依据．