铁磁构件内外表面裂纹低频漏磁检测技术研究

针对承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术。对低频漏磁信号进行分析处理,提取出的低频漏磁信号的幅值和相位信息,用于铁磁构件内外表面损伤检测与定量评价。通过数值仿真和检测实验,研究了裂纹深度和位置(上表面或下表面)的裂纹对漏磁场特征参数空间分布的影响。结果表明,漏磁信号的幅值特征参数和相位特征参数均可用于铁磁性构件上下表面一定深度范围内裂纹检测及定量表征,但两个参数对不同位置及深度范围内裂纹检测的敏感性不同。当裂纹位于试件上表面时,幅值特征参数对裂纹深度变化更敏感;而当裂纹位于试件下表面时,相位特征参数对裂纹深度变化的敏感性更高。本文研究工作为承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测做了有益探索。

集箱管接头内焊缝表面缺陷识别方法研究

针对集箱管接头内焊缝表面缺陷自动检测需要,进行了基于计算机视觉的集箱管接头内焊缝表面缺陷自动识别方法研究。分析了不同焊缝图像的纹理特征,从焊缝图像的灰度共生矩阵中提取出15种可用于焊缝表面缺陷状态表征的特征参数。在此基础上,研究将BP神经网络应用于焊缝表面缺陷自动识别中。分析了灰度共生矩阵的步长、灰度级、神经网络的结构参数及输入特征参数的数量和种类对焊缝图像识别效果的影响,优化出最佳的识别参数。在以上研究基础上,利用优化后的神经网络对内窥镜获得的不同焊接质量的焊缝图像进行了训练和识别。结果表明,提出的基于图像纹理的神经网络识别系统可以很好实现集箱管接头内焊缝焊接状态的自动评价,整体识别率达91%。研究工作为集箱管接头内焊缝焊接质量自动检测做了有益的探索。

金属包覆层管道外壁损伤低频漏磁检测技术

针对带有散热铝片等包覆层结构的铁磁性管道外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术.根据包覆层管道的结构特点,研制了管内检测用低频漏磁传感器.通过数值仿真和检测实验,研究了传感器对管外壁不同深度、不同宽度缺陷的检测能力及包覆铝管对缺陷漏磁检测的影响.结果表明:检测信号幅值和谐波畸变率均可用于缺陷尺寸的定量表征,且当包覆铝管内存在感应涡流时,管外壁缺陷引起的漏磁场强度增加,即外加包覆铝管时,缺陷检测信号增大.因此,低频漏磁传感器对实际工况中包覆层管道的外壁损伤检测具有更佳效果.

基于均匀设计的磁混频硬度检测激励参数优化

在对铁磁材料进行磁混频检测时,高低频励磁场的激励参数直接关系到磁混频效应的强弱及检测灵敏度。针对铁磁材料硬度磁混频检测问题,利用均匀设计方法研究了励磁场参数对磁混频效应的影响。基于模糊理论,建立了包含变异系数和相关系数两个特征指标的混频效应模糊评价模型。在此基础上,通过回归分析,获得磁混频激励参数对混频效应的影响规律,并优化出获得较强磁混频效应的激励参数组合。优化结果表明,混频激励参数选择对磁混频效应有很大的影响,利用优化得到激励参数可以获得更强的混频效应,大大提高了混频检测的灵敏度。研究工作有力地推动了磁混频检测技术在无损检测领域的应用。

超声阵列矢量全聚焦裂纹识别及影响参数研究

针对工业结构中裂纹缺陷的定位和方向识别问题,发展了一种基于超声阵列技术的矢量全聚焦成像方法.在修正的全聚焦成像基础上,提出了一种利用子阵列在聚焦点处矢量方向判断缺陷方向的方法,并将其应用于不同角度裂纹的方向识别.对单裂纹CIVA仿真模型进行了全矩阵数据采集和矢量全聚焦成像,研究发现,子阵列检测参数对裂纹方向识别具有不同程度的影响.因此,提出了子阵列检测参数的最优组合,可同时应用于多裂纹试块的缺陷定位和方向识别.

漏磁传感器励磁结构影响因素分析及优化设计

漏磁检测中励磁结构的磁化能力是影响漏磁传感器缺陷检测能力的一个重要因素。根据交流漏磁检测原理,建立二维漏磁检测参数化有限元仿真模型,研究磁心的形状和尺寸、励磁线圈的位置和绕组长度、磁屏蔽层厚度等励磁结构参数对漏磁检测信号的影响。同时,将参数化有限元分析与遗传优化算法相结合,发展一种励磁结构尺寸参数的有限元模拟遗传优化设计方法,实现了漏磁传感器中磁极间距与磁极宽度等关键尺寸的优化。仿真及检测试验结果表明,传感器的励磁结构参数对漏磁检测结果具有很大影响,优化后的励磁结构可有效提高漏磁传感器的缺陷检测性能。提出的基于参数化有限元的遗传优化方法为漏磁检测中其余影响参数的优化提供了可行的参考方法。

铁磁性材料早期疲劳损伤磁混频检测方法

在金属材料常见的早期力学性能退化损伤中,疲劳对结构的潜在危害性最大。基于铁磁性材料的磁滞非线性特性,在高低频叠加励磁条件下,研究铁磁材料中磁混频效应的产生机理及表现形式。分析混频分量和局部磁滞回线与材料早期损伤的关系,提出磁混频非线性因子与局部磁滞损耗幂律系数两种特征参量用于铁磁性材料磁混频效应的表征。在此基础上,将磁混频检测技术用于铁磁性材料疲劳损伤检测。结果表明,提出的两种磁混频特征参量可用于铁磁性材料早期疲劳损伤的表征。为铁磁性材料早期疲劳损伤检测提供了可行的技术方案。