脉冲远场涡流检测PCA-ICA联合消噪技术

脉冲远场涡流作为一种新兴的电磁无损检测技术,国内外研究发现其对铁磁性管道检测具有显著的优势。然而在实际检测中,由于磁导率不均等管道自身材质因素的影响,使检测信号信噪比较低,易造成缺陷误判。针对这一问题,提出了主成分分析—独立分量分析(PCA-ICA)联合消噪技术。单通道缺陷扫查信号经过PCA处理后,利用前二阶主成分构建虚拟双通道信号作为ICA输入矩阵,采用扩展特征矩阵联合近似对角化(FJADE)算法实现在单通道信号欠定条件下缺陷信号与噪声信号的分离,达到降噪目的。通过仿真与实验研究证明:PCA-ICA技术可以有效降低磁导率不均等噪声信号对检测结果的影响,提升了检测结果的信噪比。

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。

基于磁场测量的脉冲远场涡流检测双层套管仿真

脉冲远场涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术。该技术在铁磁性管道检测中发挥着重大作用。目前国内外针对脉冲远场涡流的研究多集中于单层管道,而对双层套管的研究尚存不足。笔者基于有限元仿真,对脉冲远场涡流检测机理进行了系统探究,提出了基于磁场测量的双层套管内外管管壁减薄和局部腐蚀缺陷脉冲远场涡流检测和评估方法。研究发现,在套管内远场区不同位置拾取的脉冲远场涡流磁场信号对内外壁减薄和局部腐蚀缺陷的响应灵敏度存在差异,有利于实现内外管管壁减薄和局部腐蚀缺陷的定位和定量评估。

基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测关键技术研究

提出一种新型脉冲涡流检测技术,将广泛应用于医学核磁共振成像、超导量子干涉仪的磁场梯度测量技术引入到脉冲涡流检测技术中,以提高脉冲涡流检测金属构件表面缺陷灵敏度。通过仿真和试验,着重分析了脉冲涡流检测表面裂纹的扫描结果。研究发现,磁场梯度信号较磁场差分信号具有更高的检测灵敏度,验证了所提出技术的有效性。

电磁超声换能器中电磁场及洛伦兹力的快速求解方法

电磁超声换能器(EMAT)中电磁场及洛伦兹力的计算多采用有限元仿真,其运算量大且计算时间长;且已提出的EMAT解析模型未考虑换能器的关键部件,即永磁体;也没有推导其激发的三维非均匀静态磁场解析表达式,导致洛伦兹力的计算结果精度低。对此,本文基于ETREE(Extended Truncated Region Eigenfunction Expansion)解析法对EMAT进行数学建模,模型中引入了永磁体及其所激发的三维非均匀静态磁场,推导了EMAT的电磁场及洛伦兹力理论表达式。通过与有限元仿真的对比发现,采用本文提出的EMAT解析模型计算得到的电磁场及洛伦兹力与有限元仿真结果吻合很好,且解析求解计算耗时极少,从而验证了此方法的准确性和高效性。

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。

航空发动机叶片热障涂层厚度的无损定量评估

目前用来提高航空发动机涡轮叶片的耐高温及抗腐蚀性能的热障涂层易出现过薄或脱落的情况,针对涡轮叶片的微米级热障涂层,集中探究其厚度的有效无损定量评估方法,采用高频涡流检测,配合涡流检测正逆问题求解模型进行求解。通过建立涡流检测阻抗信号-陶瓷层厚度与粘接层厚度的解析方程组,结合逆运算算法和试验拾取的线圈阻抗信号,联立求解陶瓷层厚度与粘接层厚度的预测值,继而计算2层厚度之和。为了验证计算结果的正确性,利用扫描电镜来测量样本热障涂层的真实厚度,结果显示该方法能够对涡轮叶片热障涂层厚度实现高效定量评估,评估精度可达90%以上。

基于固态磁场传感器的脉冲涡流检测铁磁性构件腐蚀缺陷

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,该技术可用于铁磁性材料腐蚀缺陷的检测和评估。目前国内外铁磁性材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测多采用盘式检出线圈拾取感应电压信号,但对采用固态磁场传感器拾取磁场信号的分析尚存不足。通过解析建模仿真和试验发现,与传统感应电压信号相比,磁场信号对铁磁性构件腐蚀缺陷深度的响应更为灵敏,有利于铁磁性构件腐蚀缺陷检出率和评估精度的提升。

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。