张武翔[1]2003年在《棒材自动无损检测系统的研究》文中指出棒材缺陷自动检测系统对于提高产品的质量、降低劳动强度和减少工业应用事故具有十分重要的意义。本学位论文结合钢棒自动探伤,系统地研究了采用漏磁检测法检测钢棒横向裂纹时的相关问题和旋转检测中信号的无线传输方法。经过对国内外棒材无损检测方法和系统的研究现状及实现方法的分析,根据现场棒材缺陷的实际情况和检测要求,确定了采用具有速度快、灵敏度高等优点的漏磁检测方法和系统整体设计及布置方案。经过实验对棒材横向缺陷漏磁检测中的关键问题进行了研究,如不同规格钢棒的最佳磁化点、横向裂纹检测的灵敏度极限以及端部效应等,应用小波分析的多分辨率特性,对端部检测信号进行了有效滤波和信号提取。为了从旋转探头中传输出信号,首先将供电电源电磁耦合进入探头中,设计磁路合理,提高了能量传送的效率。其次采用红外无线传输的方式,经过压频转换将信号离散化后进行红外发射和接收,再由频压转换还原出原始信号,提高了信号传输的可靠性和稳定性。在实验研究的基础上,开发出钢棒漏磁检测系统,对机械结构设计和电气控制设计分别进行了改进。现场使用表明,系统运行良好,动作可靠。
张青斌[2]2007年在《钻杆直流励磁漏磁检测技术的研究》文中提出钻杆是石油钻井设备中不可缺少的关键部件，钻杆缺陷自动检测系统对于提高生产效率，降低人工劳动强度，减少钻探事故和经济损失具有重要意义。本论文以实现钻杆缺陷的自动检测为目标，系统地研究了采用漏磁法进行钻杆的横向、纵向缺陷检测的相关问题及多路缺陷信号的数据采集方法，并初步完成了系统调试。在研究了国内外漏磁检测技术的现状及发展趋势的基础上，通过对国内外钻杆无损检测方法和系统的研究现状和实现方法的分析，根据钻杆缺陷的实际情况和现场检测要求，确定了应用单一漏磁法为探伤方法的系统整体方案。对横向缺陷检测装置的磁化方式、线圈磁场分布及计算、端部效应和检测盲区等问题进行了研究。设计了恒流源电路，保证了磁场的稳定。讨论了开路磁化和闭路磁化的区别，并提出了材料的起始磁化曲线不能作为钻杆磁化强度的选择依据。应用ANSYS有限元仿真软件对线圈磁场进行仿真分析，与理论计算值进行比较，验证了ANSYS仿真的正确性。应用不同规格钻杆的仿真数据，建立不同规格钻杆的不同开路磁化曲线，并以此作为最佳磁化强度的选择依据。在对比了多种传输方法后，采用滑环作为纵向缺陷检测装置中缺陷信号和外界通信的传输媒介。设计完成了能对多路缺陷信号进行数据采集的数据采集系统。应用FPGA识别数据采集卡发出的脉冲沿来控制多路开关阵列完成了多数据通道的合并，在上位机中根据同步信号将数据还原到各通道，实现了数据的正确采集。提出了一种新颖的数据采集方法，解决了数据采集卡的输入通道数满足多数量传感器的需要问题。通过现场调试，该钻杆漏磁检测系统可以检测出钻杆的裂纹、孔洞、腐蚀等缺陷，系统运行良好。
冷娜[3]2018年在《光纤漏磁缺陷检测关键技术研究》文中进行了进一步梳理管道运输作为石油、天然气、化工领域输送能源的重要方式,对管道缺陷进行诊断与评估变得日益重要。漏磁探伤是当前发展比较成熟的管道无损检测技术,经常使用的磁场传感器有感应线圈、磁敏二极管、霍尔元件等,但在实际使用中这些传感器均存在安全性不够高、应用范围窄、灵敏度不高的问题。本文提出一种基于光纤微弱磁场传感的管道缺陷漏磁检测方法,采用高灵敏度光纤磁场传感器,结合漏磁探伤机理,实现油气管道缺陷的高分辨率检测,具有安全可靠、灵敏度高、实时在线、永久性监测等特点。本文围绕光纤漏磁缺陷检测技术展开研究,其内容如下:1.采用有限元法对管道缺陷漏磁特性进行数值仿真研究。利用Maxwell方程组和电磁场微分方程相结合的方式,得到了电磁场有限元分析的表达式,基于Ansoft有限元分析软件,建立了管道漏磁检测叁维模型,仿真计算了存在缺陷时管壁的磁通密度分布特性,为光纤微弱磁场传感器的设计奠定基础。2.依据磁致伸缩效应原理,设计制作了一种全光纤结构的光纤微弱磁场传感器,阐述本课题所采用的光纤光栅F-P腔微弱磁场传感器的系统组成及工作原理。光纤微弱磁场传感器采用光纤光栅F-P腔结构、超磁致伸缩材料,结合光相干解调实现磁场的高灵敏度探测;设计制作的光纤微弱磁场传感器探测灵敏度达到1.57rad/μT,保证了管道缺陷漏磁的高灵敏探测。3.开展了基于光纤传感漏磁检测系统设计。选定实验方案,确定检测系统的整体结构,设计制作出缺陷检测装置的磁化结构和数据采集结构,对磁路进行优化设计,搭建了光纤漏磁缺陷检测简易实验系统。4.实验研究缺陷的几何参数与漏磁场信号波形幅值的关系,分析了传感器探头提离高度和磁极间距两个重要因素对漏磁场信号的影响以及相邻缺陷之间漏磁场的相互影响。实验结果表明:本检测系统能检测出最小直径为2mm的孔状缺陷;在传感器探头提离高度高于4mm时,能分辨出直径为2mm的两相邻孔状缺陷中心点间的极值距离为10mm。5.研究了识别检测缺陷特征的主成分分析法,利用MATLAB软件操作平台,基于小波变化、经典模态分解等常用特征提取方法设计新的算法实现对异常数据的特征提取并分析,根据分析结果,采用基于RBF神经网络直接反演方法,初步完成漏磁检测信号的量化识别过程。
张勇[4]2007年在《漏磁检测若干关键技术的研究》文中进行了进一步梳理无损检测是利用材料的某些物理量由于有缺陷而发生变化，测量其变化量，从而判断材料内部是否存在缺陷。无损检测是工业生产中实现质量控制、节约原材料、改进工艺和提高劳动生产率的重要手段，也是设备安全运行的重要监测手段。漏磁检测能对铁磁性材料提供快捷而相对廉价的检测。漏磁法因其对管材表面状态要求不高，检出深度也较大，而且可以发现材料内的多种不连续性，因而在许多工业领域中得到应用，是应用最广泛的无损检测技术之一。本文的主要研究工作有：首先，针对无缝钢管端部检测用的是磁粉检测方法，检测过程非自动化、检测结果很大程度上依赖于人的主观判断，以及检测效率低下这一现状，并结合无损检测朝着提高检测效率的发展趋势，提出了利用漏磁检测对无缝管端部进行检测的新方法。这个方法的特点是：设备结构上，对被检测钢管的端部增加一个引导钢管，这样增加了被检测钢管的长度，为漏磁检测提供了可能性；在漏磁信号处理上，引导管与被检测钢管不是一个整体，在两者接合处存在缝隙，这样由此缝隙产生的漏磁信号将严重干扰被检测钢管端部真正缺陷的漏磁信号，本文利用信号干扰抵消的方法来恢复缺陷漏磁信号。实验结果表明用漏磁法检测钢管端部是可行的，并能极大提高钢管端部检测的效率。其次，在漏磁检测中，受到传感器提离值、各传感器物理特性的差异、电子元器件差异等诸多因素影响，在相同检测条件下各通道输出的信号有较大的差异，这严重影响了检测设备的性能，并影响缺陷的评估。为消除这种影响，通常的方法是根据各通道的输出信号，人工手动的方式进行调整，这样造成操作效率不高、精度较低等缺点。本文提出了一种漏磁信道的均衡方法，选取一个信道的传输函数作为参考信道传输函数，用FIR滤波器来补偿其它信道的传输函数与参考信道传输函数的差异。实验结果表明这种方法具有良好的均衡效果和广泛的实际应用意义。然后，本文总结了磁偶极子应用在漏磁场分析中的研究成果，提出了一种利用漏磁信号分步重构缺陷形状的方法，并对半圆形、叁角形、矩形这叁种常见的缺陷形状举例进行说明。以上叁个例子可以说明，本文提出的逐次逼近法重构缺陷的形状取得了较好的效果，与其它方法相比，有计算量小，重构方法简单的优点。在本文最后针对目前漏磁检测的研究现状，提出了进一步的研究方向。
李莺莺[5]2006年在《油气管道在线内检测技术若干关键问题研究》文中研究指明油气管道在线检测技术是保障管道运输安全的重要手段,管道在线检测的原理有多种,漏磁法和超声波法的应用最为广泛。新兴的电磁超声技术作为一种激发原理特殊的超声,因不需要耦合介质等优点,引起了无损检测领域的高度重视,本论文以管道检测的漏磁技术和电磁超声技术为重点进行研究。针对缺陷漏磁检测定量化、智能化的难题,结合油气管道检测现场的实际需求,通过理论分析和大量实验,系统分析了管道缺陷漏磁检测技术。首先根据漏磁检测的工作原理,引出基于解析法的偶极子管道缺陷理论模型,并分别以有限长矩形、无限长矩形和锥形缺陷为例做了相应的漏磁场分布研究。针对磁偶极子模型的不足,将有限元法应用到缺陷漏磁场分析中,实现了常见管道样本缺陷的漏磁场仿真。研究了漏磁信号特征的有关影响因素,例如缺陷的外形尺寸、传感探头提离距离、检测仪移动速度、管壁磁化水平、磁铁形状和管道内应力等,得到了各种因素对漏磁检测的影响规律,为相关补偿提供了理论指导。研究了感应线圈漏磁检测信号的小波去噪方法,并详细阐述了应用插值技术去除坏死通道的影响的方法。引入缺陷漏磁信号的模式识别方法,根据实测信号典型管道附件的信号特征,对环焊缝、直焊缝和螺旋焊缝进行了模式识别研究,同时根据缺陷尺寸参数识别结果采用最大安全工作压力方法进行了管道缺陷安全性评价研究。为实际应用的管道检测设备编制了漏磁检测数据分析系统软件,实现了缺陷漏磁场数据的显示,缺陷及焊缝的自动识别量化和评估。论文研究了漏磁检测的缺陷定量分析问题,将神经网络和模式识别方法应用到缺陷漏磁检测中,通过实验和仿真结合的方法建立了缺陷特征样本库,采用BP网络建立了缺陷特征量提取的网络模型;采用RBF网络建立缺陷轮廓的网络映射,并在此基础上提出一种收敛速度更快,精度更易控制的小波基函数神经网络缺陷识别算法。电磁超声技术可以进行油气管道应力腐蚀裂纹的探测。本文推导了电磁超声激发和接收过程的模式方程,并采用有限元的方法建立了EMAT换能器脉冲电涡流的有限元模型,分析了电涡流的趋肤效应,及各种因素对电涡流分布的影响,建立了感应涡流在静磁场作用下,受到洛仑兹力作用激发和接收超声波的模型。电磁超声信号由于受到噪声的污染质量较差,课题采用电磁超声探伤仪获取实测信号,并针对接收信号属于非稳态时变信号的特点,提出采用一种非线性自适应的时域信号处理方法进行信号去噪。
陈可[6]2004年在《缺陷漏磁场的研究及其无损检测探伤的应用》文中研究指明针对油管容易遭到腐蚀性损伤而目前缺乏有效检测手段的现状，本文系统的研究了平面圆形缺陷模型，提出了圆形缺陷的法线分量漏磁场的实验分布模型。根据实验要求，通过对钢板达到饱和磁化的必要性进行的分析，设计了符合试验条件的励磁磁路，并设计了一套实验验证系统；根据圆形缺陷法线分量漏磁场几何图形正负双峰值的特点，采用线性回归拟合的原理和Matlab软件及其统计工具箱中的相关函数，给出了圆形缺陷漏磁场几何图形的峰峰值与圆形缺陷的直径和深度以及峰峰值间距与圆形缺陷直径的两个回归拟合方程，并通过实验验证系统验证了拟合方程的正确性，利用这两个简单实用的拟合方程，提出了一种工程定量检测圆形缺陷的应用方案。
陈超君[7]2008年在《钢管表面缺陷自动检测方法的研究》文中认为随着工业的不断发展,对产品的质量要求也不断的提高,钢管在国民经济中占有着重要的地位,为了提高管材产品的质量、降低劳动强度、减少工业应用事故,就要对管材进行无损检测。无损检测是利用材料的某些物理量由于有缺陷而发生变化,测量其变化量,从而判断材料内部是否存在缺陷。无损检测是工业生产中实现质量控制、节约原材料、改进工艺和提高劳动生产率的重要手段,也是设备安全运行的重要监测手段。漏磁检测能对铁磁性材料提供快捷而相对廉价的检测。漏磁法因其对表面状态要求不高,检出深度也较大,而且可以发现材料内的多种不连续性,因而在许多工业领域中得到应用,是应用最广泛的无损检测技术之一。本论文的主要研究工作有：第一章：主要介绍了无损检测的发展现状以及常见的无损检测方法；第二章：在介绍了漏磁检测的基本原理的基础上,研究了磁偶极子法对工件表面点状,裂纹等缺陷的漏磁场分析,针对以往磁偶极子理论只能处理无限长缺陷的情况,对磁偶极子理论进行了研究并分析了常见叁种类型缺陷,得到了缺陷漏磁场的叁维解析解；第叁章：在分析了各种不同的磁化方式的优缺点基础之上选择了永磁体作为励磁源。选择了灵敏度较高、线性度较好的集成霍尔元件(CS3503)作为检测传感器,最后设计出结构简单、成本低廉、易于加工,可有效磁化管料的磁化装置；第四章：介绍了数据采集系统的设计。用研华生产的(PCI-1711)数据采集卡进行数据采集,应用Visual Basic 6.0进行数据采集软件的编制,开发出了一套易于操作、界面友好的人机交互系统；第五章：基于本论文设计的漏磁检测系统对工件上的缺陷做了大量试验,分析了缺陷深度、宽度,以提离值对漏磁信号的影响。得出了漏磁信号与缺陷参数之间的关系曲线。还分析了一些其他因素对漏磁信号的影响,第六章为结论与展望。
贾晓媛[8]2012年在《基于漏磁原理的钢轨裂纹高速检测》文中认为随着铁路大规模的发展，列车的安全显得愈来愈重要。钢轨的健康是列车安全运行的基础。电磁无损检测中的漏磁检测技术具有探头结构简单、无污染、检测灵敏度高，可实现非接触测量，从而实现钢轨缺陷的快速巡检。因此本论文采用漏磁检测技术对钢轨裂纹进行高速检测。本论文首先介绍了目前常用的钢轨缺陷检测方法极其优劣性，然后理论简述了漏磁高速检测的原理及典型缺陷信号特征，并指出由于漏磁检测装置的运动所带来的钢轨动态磁化和涡流效应问题。针对钢轨动态磁化问题，从钢轨的磁化机理出发，采用巴克豪森噪声方法研究了钢轨被充分磁化大致所需要的时间，并分析了激励电压大小对该磁化时间的影响。从理论上计算出，在缺陷漏磁信号有效的前提下，为了得到更高的检测速度，漏磁高速检测系统中最优的磁轭尺寸和激励电压，优化了励磁结构。随后搭建了基于漏磁技术的钢轨缺陷高速检测试验平台，包括无损探伤仪、反向磁化装置、叁维传感器、信号调理电路以及数据采集系统。在该试验平台上，采用不同的励磁结构进行高速检测试验，并将实验结果与理论值进行分析对比，最终确定了本高速漏磁检测系统的磁轭尺寸和激励电压大小，以及在此条件下系统所能达到的最高检测速度。在钢轨充分磁化的基础上，采用Matlab软件对漏磁高速检测数据进行分析与处理。通过建立人工神经网络对缺陷参数进行定量研究。将速度作为BP神经网络的样本来消除涡流效应对数据分析与处理的影响。且使用其他缺陷数据对该神经网络进行验证。实验结果表明，在一定的精度范围内，该系统能够对钢轨缺陷宽度、深度、角度参数进行定量分析。根据深度参数可对钢轨健康状况进行评估。最后，对本论文的工作进行了总结，并对进一步的研究工作提出了若干建议。
魏英杰[9]2012年在《基于微磁原理的钢丝绳无损检测方法研究》文中研究表明钢丝绳微磁检测技术，是利用钢丝绳自身存在的磁场强度对钢丝绳缺陷漏磁场进行检测，进而确定缺陷的类型和损伤程度，其特点在于检测速度快、设备轻便易操作、检测精度高，可实现在线监测。本文主要采用数值模拟和实验分析两方面对钢丝绳缺陷的微磁检测进行研究，得出钢丝绳缺陷漏磁场的分布规律和缺陷形式以及损伤程度的定量分析，进而验证了钢丝绳微磁检测技术的可行性。首先，对微磁检测理论进行详细阐述，主要包括微磁生成机理、剩磁场理论和地磁场理论以及微磁检测机理四部分，分析了微磁检测与剩磁场以及地磁场之间的关系，为微磁检测提供了理论基础。其次，利用ANSYS有限元分析软件，对钢丝绳分别在剩余磁场、地磁场以及二者的融合磁场叁种状态进行数值模拟，对比分析得出不同磁场状态下钢丝绳自身以及周围空气的漏磁场的分布规律。再次，对钢丝绳断丝缺陷进行大量实验研究，首先分别对新钢丝绳、存在人为缺陷钢丝绳以及在役钢丝绳叁种钢丝绳进行实验分析，分析检测信号，验证采用微磁检测对钢丝绳进行检测的可行性；然后对钢丝绳断丝信号进行分析，得到断丝宽度、断丝数量和断丝位置等因素对钢丝绳断丝缺陷的影响规律。最后，对钢丝绳金属截面积损失缺陷进行实验研究，分析钢丝绳金属截面积损失缺陷的检测信号，得到钢丝绳金属截面积损失缺陷的拟合曲线以及拟合方程，为进一步研究钢丝绳金属截面积损失提供实验依据。本文的研究成果为钢丝绳微磁检测仪器的开发设计提供了科学依据。
唐莺[10]2011年在《基于脉冲漏磁检测机理的缺陷检测研究》文中指出漏磁检测技术作为电磁无损检测技术的重要分支之一,被广泛应用于导磁构件的检测。本文在分析国内外漏磁检测技术研究动态的基础上,针对目前该技术中所存在的一些不足,结合有限元仿真和实验研究,对铁磁性管道脉冲漏磁检测中的轴向缺陷如何识别、传感器结构参数对缺陷检测的影响以及内外壁缺陷的分类和识别技术等几个方面进行了深入研究。主要研究内容及创新如下:以电磁场理论为基础,讨论了缺陷漏磁检测模型及脉冲漏磁检测原理,对不同走向缺陷进行了有限元仿真和实验研究。利用叁维有限元仿真技术,分析了周向缺陷和轴向缺陷叁维漏磁场分量分布情况,并对缺陷漏磁瞬态信号与缺陷宽度、深度之间的关系进行了仿真研究,发现两种不同走向缺陷漏磁场的叁维分量均有不同程度的扰动,轴向缺陷在切向分量的扰动较周向缺陷明显,综合缺陷漏磁场的叁维分量变化情况将能对不同走向管道表面缺陷进行有效识别,提出叁维脉冲漏磁检测方法以提高轴向缺陷检测能力。研究了改善传感器检测灵敏度的优化设计方法,提出了一种同时提取叁维漏磁分量的新型脉冲漏磁传感器结构。对影响检测灵敏度的各种参量进行了分析,如励磁线圈的尺寸、励磁线圈形状、磁轭高度等;用有限元法分析了几种不同励磁结构的脉冲漏磁传感器,发现矩形励磁线圈漏磁传感器信噪比高于圆柱形励磁线圈漏磁传感器,但它对提离变化较圆柱形励磁传感器敏感;因为典型便携式磁轭中的实心铁氧体磁芯上的损耗将使励磁线圈电感增加,不利于检测信号特征量的提取,所以提出将脉冲漏磁检测传感器的励磁结构设计为矩形空心线圈。设计了用于场量测量的两两正交的叁维漏磁检测传感器。研究了不同走向缺陷叁维脉冲漏磁瞬态信号的特点,提出了一种利用叁维脉冲漏磁瞬态信号峰值扫描波形来识别周向缺陷和轴向缺陷的新方法。研究了缺陷定量估计的方法:根据叁维峰值扫描电压变化定量估计缺陷长度和宽度,以叁维分量差分信号的过零时间估计缺陷深度。采用有限元仿真和实验对所设计的新型脉冲漏磁传感器结构进行了验证。仿真和实验结果表明,采用新型脉冲漏磁传感器及综合叁维脉冲漏磁瞬态信号能在提高轴向缺陷检测灵敏度的同时实现两种不同走向缺陷的分类识别。同时,围绕新型传感器结构,对系统各种参数如激励脉冲信号的频率、占空比等的选择问题进行了详细探讨,设计和实现了脉冲漏磁检测硬件系统。对管道内外壁缺陷的分类识别技术进行了研究。由于脉冲磁化所产生的励磁场频率丰富,使得其对于内外壁缺陷都具有识别能力。利用有限元仿真技术,研究了脉冲磁化下的漏磁场叁维分量分布特性。分别在时域和频域对叁维脉冲漏磁瞬态信号进行了分析,在时域提取了缺陷信号过零时间、参考信号与缺陷信号的交叉点时间、缺陷瞬态信号积分峰值时间及下降点时间作为特征量,在频域提取了谱图峰度系数、谱图偏态系数、相位谱交叉点频率作为特征量。通过提取叁维瞬态信号的上述时域和频域特征及轴向分量峰值电压相对变化量等22个特征量,用主成分分析法成功实现了周向内壁、周向外壁、轴向内壁、轴向外壁四种缺陷的分类。
参考文献：
[1]. 棒材自动无损检测系统的研究[D]. 张武翔. 华中科技大学. 2003
[2]. 钻杆直流励磁漏磁检测技术的研究[D]. 张青斌. 沈阳工业大学. 2007
[3]. 光纤漏磁缺陷检测关键技术研究[D]. 冷娜. 电子科技大学. 2018
[4]. 漏磁检测若干关键技术的研究[D]. 张勇. 中国科学技术大学. 2007
[5]. 油气管道在线内检测技术若干关键问题研究[D]. 李莺莺. 天津大学. 2006
[6]. 缺陷漏磁场的研究及其无损检测探伤的应用[D]. 陈可. 西北工业大学. 2004
[7]. 钢管表面缺陷自动检测方法的研究[D]. 陈超君. 东北大学. 2008
[8]. 基于漏磁原理的钢轨裂纹高速检测[D]. 贾晓媛. 南京航空航天大学. 2012
[9]. 基于微磁原理的钢丝绳无损检测方法研究[D]. 魏英杰. 燕山大学. 2012
[10]. 基于脉冲漏磁检测机理的缺陷检测研究[D]. 唐莺. 国防科学技术大学. 2011
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