基于FFT和小波包变换的电磁声发射信号处理

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,对金属部件进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可以实现对金属材料的无损检测。本文分析了电磁声发射技术的基本原理与实现过程,采用快速傅里叶变换对大量实验信号进行时频分析,验证了带裂纹金属板能够产生电磁声发射现象,并基于小波包变换和能量分布情况得出了金属板有无裂纹的特征判据,为电磁声发射技术的工程应用打下了良好的基础。

电磁声发射技术在无损检测中的应用

电磁声发射技术是通过对导电部件进行电磁加载产生洛仑兹力,进而激发声发射效应,并通过此效应来进行无损检测。它可以定位薄金属板中微小的缺陷或裂缝,而且不需要完全加载,集合了电磁无损检测技术和声发射无损检测技术的优点。建立了电磁声发射的有限元模型,分析了试件在不同加载条件下的形变,对比了几个加载因素对电磁声发射的影响,并对试件进行了温升分析。在数值分析的基础上进行了电磁声发射实验,得到了电磁声发射信号,并对缺陷进行定位。

基于大电流直接加载的电磁声发射试验

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,对金属材料进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可实现对金属缺陷的无损检测。本文对电磁声发射技术的实现原理进行了深入分析,设计了相应的电磁加载装置,搭建了电磁声发射试验平台,并针对铝质薄板试件进行了检测试验。通过对大量的试验采集信号进行能量和时频分析,研究了脉冲大电流的幅值、持续时间、电极加载位置以及加载历史等电磁加载参数的变化对于电磁声发射信号的影响规律,为该技术的工程应用打下了良好的基础。

电磁声发射检测技术的涡流激励方法

本文使用电磁声发射的有限元分析模型,深入分析了缺陷顶点的形变随激励电流的变化规律,论证了涡流激励声发射的可行性,并引入断裂力学对缺陷处形变的性质进行了分析。进行了基于涡流加载的电磁声发射实验,采集到了来自不同激励电流下缺陷的电磁声发射信号,实现了对裂纹的定位,得到了声发射信号的波形特征,验证了有限元分析模型的正确性,这为使用有限元方法直接计算和分析电磁声发射信号的幅频特性提供了坚实的理论和实验基础。

电磁声发射-电磁超声的复合检测原理及激励线圈设计

在工作环境恶劣的铝合金板表面,容易由微细裂纹和疲劳损伤引起脆性断裂或者疲劳断裂,进而引发灾难性事故。提出融合电磁声发射(EMAE)和电磁超声(EMAT)的复合无损检测方法,该复合方法在不需要增加额外激励电路和线圈的条件下可对表面与近表面的微细裂纹进行检测,弥补了在关键部位单一检测不充分、不可靠。设计了复合检测激励线圈,并利用有限元方法进行了仿真。仿真的结果表明线圈可以满足预期要求。

电磁声发射信号的压缩与重构处理

电磁声发射是一种新型的无损检测技术,其通过对金属构件进行电磁加载,在缺陷处产生声发射信号,根据信号特征对金属构件进行缺陷检测。针对该技术在测定缺陷位置和类型时连续多次加载而产生的大量数据问题,引入信号的压缩感知理论,基于正交匹配追踪算法分别对两种不同类型的声发射信号和电磁声发射信号进行压缩重构,选取不同的测量值,研究其对信号重构效率的影响,从波形和频谱两方面分析重构效果。实验结果表明:压缩感知理论能够达到压缩电磁声发射信号的目的,并且测量值和重构误差之间呈指数衰减关系,与重构时间呈线性增长关系,综合考虑压缩重构的各方面因素,当测量值取8~10倍的信号稀疏度时,电磁声发射信号能够获得较高的重构效率。

基于DDS技术的电磁声发射涡流加载电源

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,通过对导电部件进行电磁加载产生洛仑兹力,进而激发声发射效应,并通过这个效应来进行无损检测。传统的电磁声发射技术使用电极直接加载的方式引入电磁激励,存在激励电流过高、加载不方便等缺点。本文使用电磁线圈引入电磁激励,利用电磁线圈激发的瞬时电磁场加载在缺陷处,激发缺陷自身产生声发射信号,以提高对金属薄板中微细缺陷的检测能力。针对电磁声发射技术要求电源的输出功率较大、输出脉冲数可以调整并且电路的输出频率变化较大的特点,本文设计了一种基于直接数字频率合成技术的新型涡流激励电源。该电源主要包括信号产生、功率放大、串联谐振三部分,其中控制电路为核心部分。实验结果证明,该系统工作稳定,参数调节方便,能够满足电磁声发射检测对激励源提出的要求。

管状金属构件裂纹电磁声发射激发特性试验研究

针对金属管裂纹的声发射电磁激发特性问题,对电磁声发射原理进行了介绍,从激发电流峰值大小,电极位置,加载电流持续时间与信号特征的关系,以及重复加载效应几个方面进行了详细的试验研究,得到电磁声发射信号与相应加载条件的关系及其变化规律。电磁声发射解决了声发射必须在受载状态下检测缺陷的问题,为火炮身管在非工作状态下的声发射裂纹检测提供了技术手段。

基于小波原理的电磁声发射信号降噪研究

针对电磁声发射信号中存在的噪声干扰问题,提出了基于小波原理的电磁声发射信号降噪方法。根据需求不同,分别以特定频带的小波系数所占信号的能量百分比最小和最大为寻优依据,对信号依次使用两次自适应小波包分解与重构法;针对分解与重构后各小波包各分量的特点,对其使用新阈值函数、改进的阈值进行阈值化处理,重构得到降噪后的电磁声发射信号。MATLAB实验结果表明,该降噪方法对电磁声发射信号降噪效果明显,保留了原始信号的细节特征,有助于对信号的进一步分析,具有很好的实用价值。

基于电磁声发射的金属板裂纹检测实验研究

通过对金属部件进行电磁加载会在金属裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可以实现对金属结构件的无损检测。本文对电磁声发射技术的原理与实现进行了深入分析,设计了相应的电磁加载实验装置,并针对铝质薄板试件进行了电磁声发射试验,通过对实验采集信号进行时频分析,研究了电磁声发射信号随加载条件和试件类型的变化规律,验证了带裂纹金属上能够产生电磁声发射现象,为该技术的工程应用打下了良好的基础。

基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法

电磁超声换能器(EMAT)因其非接触式的检测特点被广泛应用于无损检测和无损评估中,但如何用其判定裂纹的活性尚未见报道。因电磁声发射技术能够对微细裂纹进行检测并判定其活性,在考虑磁致伸缩效应的基础上,根据EMAT和电磁声发射两种检测方法的原理特性,实现EMAT对铁磁材料的电磁声发射检测。对EMAT进行仿真分析和实验,结合凯瑟效应和声发射理论,给出裂纹活性的判定依据。仿真和实验结果表明,EMAT可在铁磁材料中激发声发射信号,并实现对铁磁材料的损伤评定,为EMAT在实际检测中判定裂纹活性提供了理论和实践指导。

基于小波和凯瑟效应的电磁声发射信号特性分析

针对脉冲电磁涡流激励下,金属铝板的声发射信号具有宽频率响应以及低频干扰严重的特性,使用小波包和快速傅里叶(FFT)方法研究了不同加载条件下来自不同试件信号的高低频能量特性,揭示了不同试件的信号特征,得到了缺陷的声发射信号以及噪声的强度特性。基于声发射理论,将有限元计算的形变和声发射信号进行了归一化处理,并依据凯瑟效应,建立了有限元分析和声发射信号之间的内在联系,为理论和实验研究电磁声发射技术提供了重要的理论和实验依据。

施加水平磁场下电磁声发射与裂纹指向特征分析

声发射检测方法对金属构件进行健康检测的关键问题:通过合适的载荷使得构件产生声发射信号。现阶段大部分声发射检测均采用接触式离线加载,声发射检测采用可在线检测的非接触式电磁加载。从电致位错、自由电子运动理论出发,在微观层面探究电磁声发射的机理特征;研究静磁场与涡流分布作用下电磁声发射特征差异;基于声发射信号的非平稳特征,利用希尔伯特黄变换方法分析电磁声发射特征。通过改变水平磁场激励方向,实现本征模态函数的能量比值、互相关系数、特征本征模态函数时频图与裂纹指向特征之间的关系联立。

基于排列熵的电磁声发射信号到达时间识别

排列熵算法简单高效,能够反映出信号的微小变化,是一种有效的信号突变检测工具。通过引入信号包络排列熵分析方法,对声发射信号到达时间识别问题进行求解。排列熵对信号幅值的大小不敏感,但对信号幅值的变化敏感,通过记录信号包络排列熵的变化,根据包络排列熵第一个极小值时刻来识别信号到达时间。根据裂纹电磁声发射实测信号识别结果可知,包络排列熵方法对声发射信号到达时间具有较高的识别精度。

涡流式电磁声发射检测声波响应特性

涡流式电磁声发射检测由于其局部非接触式加载方式,适用于恶劣环境下对金属构件损伤在线检测,同时也是对传统声发射技术的有利补充。针对不同电磁载荷条件下电磁声发射产生的声波响应问题进行深入研究。通过引入电致塑性理论和自由电子运动理论,分析涡流加载下裂纹尖端位错滑移速率变化及声发射能量释放机理,探究不同磁场方向加载下电子的定向移动对声发射响应影响,利用希尔伯特黄变换方法实现对声发射信号的特性分析。实验结果表明:电磁声发射过程中应力波特征与电磁加载条件密切相关。因此,电磁声发射过程为定向移动电子越过障碍势垒产生的特定声波响应。

电磁声发射-电磁超声复合检测阻抗匹配分析

电磁超声检测和电磁声发射检测都是通过电磁-应力耦合进行无损探伤.电磁声发射本质上是声发射,可以实时检测到缺陷的萌生、扩展及断裂过程.融合电磁声发射和电磁超声的复合检测方法大大提高了对金属微细裂纹定位的准确性,能够有效地避免噪声干扰和防止缺陷的漏检,相比单一检测方法和传统超声、声发射检测方法有显著优点.但电磁加载对激励源的输出要求很高,同时功率输出效率很低.为了提高电磁加载的输出效率及信噪比,设计了功率放大器与激励负载端之间的阻抗匹配电路,分析了加载电流频率、提离距离对激励线圈阻抗的影响.实验表明设计的阻抗匹配网络能有效提高电源的输出效率.

电磁声发射技术研究

电磁声发射技术是近几年发展起来的一种无损检测新技术,可以用来对导电薄板进行损伤评价。该技术通过对被测物品的局部施加一个电磁场,使其产生声发射响应,从而对缺陷位置进行定位。文章首先介绍了电磁声发射技术的原理,然后用有限元法对电磁声发射技术的耦合场进行了分析,为该技术的实际应用奠定基础。

电磁声发射的实验与信号识别研究(英文)

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,通过对金属部件进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,并利用这一现象实现对金属材料的无损检测。本文分析了电磁声发射技术的基本原理与实现过程,采用一种基于波形分析的神经网络模式识别方法,利用小波包变换提取出电磁声发射信号波形的识别特征参数,建立了由10个输入单元、18个隐含单元和单输出组成的人工神经网络识别系统。为了克服BP神经网络收敛速度慢的缺点,提出了一种输入单元数目可变的神经网络改进方法,实验表明该系统能够对有无裂纹板进行快速、准确的识别。

电磁声发射检测技术的数值分析

电磁声发射检测技术是近年发展起来的一种无损检测新技术,该技术通过对被检测物体局部施加一个电磁场,使其产生声发射响应,从而对缺陷进行评价。建立了电磁声发射技术的有限元分析模型,通过使用ANSOFT Maxwell软件分析了电磁声发射技术的电流、电磁力和形变分布;并推导了洛伦兹力的分布,论证了涡流激励声发射的可行性。

基于电磁超声换能器的电磁声发射检测方法研究

针对金属构件裂纹快速拓展导致构件突然断裂等问题,为了对活性缺陷进行检测或对缺陷的损伤程度进行评估,提出了1种将电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)电磁加载装置应用于电磁声发射的检测方法,并构建了具有输出激励信号、数据采集、信号处理、数据存储等功能于一体的虚拟仪器;搭建了完整的实验系统,进行铝板和钢板试件的检测实验,采集声发射信号。通过对比人工缺陷、通孔和完好板材的信号,证明了使用EMAT可有效进行电磁声发射检测,在提高EMAT的检测能力的同时也使电磁声发射的检测方法易于工程应用。