基于FPGA技术的涡流信号数字阻抗分解的设计与实现

随着工业的发展,涡流检测技术作为五大无损检测技术之一逐渐受到无损检测行业的重视,因此发展较快,并且在工业检测行业发挥重要的作用。在对工件进行检测时,利用涡流检测技术可实现对缺陷信号的识别和处理。其中,对涡流信号进行阻抗分解是涡流检测技术的关键环节。在介绍涡流信号阻抗分解原理的基础上,提出了基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)技术的涡流信号数字阻抗分解,依次分析其实现步骤,并验证了该方法的可行性。

希尔伯特-黄变换在脉冲涡流信号消噪与识别中的应用

针对传统方法无法有效识别不同尺寸细小裂纹所产生的脉冲涡流信号,提出一种基于希尔伯特-黄变换的脉冲涡流信号消噪与识别算法。对脉冲涡流信号进行集成经验模态分解并通过归一化自相关函数及其方差特性分选出含有噪声的本征模态函数;对含噪声的本征模态函数进行阈值消噪并与未做处理的本征模态函数重构成无噪声信号;对无噪声信号进行希尔伯特-黄变换并计算出希尔伯特边际谱;根据希尔伯特边际谱的差异识别出不同细小尺寸的表面与下表面裂纹。实验结果表明了所提方法的有效性,经过集成经验模态分解消噪,消除了噪声对脉冲涡流信号的干扰;而基于希尔伯特-黄变换的方法则能够有效识别出不同尺寸的裂纹。

基于小波分析的脉冲涡流信号去噪方法研究

应用小波多尺度分解与重构技术和小波包分析技术对脉冲涡流检测信号进行处理,将信号中的噪声分离出来并去除。采用离散小波变换的强制消噪法、软阈值消噪法和不同熵准则的小波包消噪法,对实测的脉冲涡流信号进行消噪。在保留信号中有用成分的前提下,结合信号的信噪比和均方根误差,对消噪方法进行比较和优选。实验结果表明,小波包分析中的Threshold熵准则法效果最好。

基于EMD阈值算法的脉冲涡流信号消噪

针对脉冲涡流信号夹杂着较多的高频噪声,提出了一种新的经验模态分解阈值消噪算法。首先将信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),对信噪比低的高频IMF进行减小噪声能量处理后得到重组信号;再对重组信号进行EMD分解后根据白噪声统计特性对IMF筛选,对噪声含量多的IMF进行小波阈值消噪;最后将处理过的IMF与噪声含量少的IMF重构得到消噪后的信号。实验仿真的结果和数据表明,该方法可以减少失真,获得更高的信噪比,能够较好地消除噪声的干扰恢复出原始的信号。

基于多频涡流信号处理的结构识别方法

提出了一种基于多频涡流信号处理的结构识别方法,该方法首先采用多频涡流仪获得低频绝对通道信号,通过旋转变换得到多组信号对,确定振幅最小的那一对,接着运用中值滤波技术获得整体信号幅度摆动趋势线,从而消除信号摆动影响,凸显结构信号;然后,根据结构幅度阈值和最小间距确定结构中心位置及其数量;最后,根据弯管和支撑信号特征,识别并显示这些结构。运用多组来自不同核电站的实测数据进行识别,结果显示了该方法的有效性。

钢管通孔直径对涡流检测信号的影响研究

为研究通孔直径在钢管涡流检测中对检测信号的影响,开展了不同磁化强度下钢管通孔涡流检测试验,研究了不同直径通孔随磁化电流的信号变化特征。试验结果表明：通孔直径一定时,在非饱和磁化区（6~18 A）内,信号幅值随电流的增加先增大后减小,相位角随电流的增加逐步上升,在饱和磁化区（20~22 A）内,检测信号成形较小或严重扭曲,相位变化杂乱无章;当磁化电流一定时,信号幅值随通孔直径的增大而增大,不同直径通孔间信号相位角在非饱和磁化区（6~18A）内,最大值与最小值的极值偏差在10°~18°范围内变化,差异较小,而在饱和磁化区（20~22 A）信号相位角变化起伏较大,无明显规律。试验研究结果可用于指导钢管涡流检测工程实践。

涡流检测信号参量估计及物理实现

涡流检测的实质就是检测线圈上的阻抗变化。从信号参量估计理论出发，确定出以正弦波为载体的线圈阻抗变化的测量原理、物理实现及应用实例。利用互相关器实现的智能涡流检测系统能有效抑制干扰信号，具有很高的缺陷的检出能力和检测可靠性。

基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识

脉冲涡流检测是一种新兴的无损检测技术,检测方便、成本低、安全性好,适用于对各种材料缺陷进行在线检测。然而,脉冲涡流感应信号强度微弱、识别困难,必须采用比较有效的信号处理方法对信号进行处理。为了提高脉冲涡流检测系统的精度和正确率,在详细分析了脉冲涡流感应信号特性后,提出了一种基于全频带小波能量相对熵的脉冲涡流感应信号辨识方法。对几种典型脉冲涡流感应信号的采样数据进行多尺度小波分解,并单支重构各尺度小波系数。利用小波变换对局部信号特征的放大作用以及小波相对熵对信号之间差异的辨识优势,计算各尺度小波能量占所有小波系数能量的权重系数,及原始信号在各频带下的小波能量相对熵,然后根据小波能量相对熵对脉冲涡流感应信号的类别进行信号辨识。理论分析和试验表明,该方法能够有效消除干扰,提高无损检测的精度和正确率。

基于机器学习的核电厂蒸汽发生器传热管涡流信号自动定位研究

蒸汽发生器是保证核电厂正常运行的重要设备,通常使用涡流技术对传热管降质现象进行检测与跟踪。随着国内外核电产业快速发展,涡流检验数据分析有转向全自动化的趋势。然而,对涡流信号快速准确的自动定位(LANDMARK)作为自动数据分析的基础,在现有情况下由于信号噪声、设备更替等原因,效果并不理想。本文采用机器学习的方法,对涡流信号自动定位进行了研究。结果表明:在满足较高效率的基础上,使用本方法进行自动定位可达到较高的准确率。

不锈钢管表面缺损涡流检测信号的仿真计算

阐述了用数值仿真计算获得不锈钢管表面周向缺损涡流检测信号的方法。除了概述该仿真计算的数学模型、有限元法以及计算步骤外，还将计算结果与实验结果作了比较，以证明该仿真计算的可行性。

基于机器学习的核电厂蒸汽发生器传热管涡流信号自动定位研究

蒸汽发生器是保证核电厂正常运行的重要设备,通常使用涡流技术对传热管降质现象进行检测与跟踪。随着国内外核电产业快速发展,涡流检验数据分析有转向全自动化的趋势。然而,对涡流信号快速准确地自动定位(LANDMARK)作为自动数据分析的基础,在现有情况下由于信号噪声、设备更替等原因,效果并不理想。本文采用机器学习的方法,对涡流信号自动定位进行了研究。结果表明:在满足较高效率的基础上,使用本方法进行自动定位可达到较高的准确率。

铁磁性材料脉冲涡流检测信号的消噪方法

为了能够有效地滤除铁磁性材料脉冲涡流检测信号中的噪声成分,提出基于小波分析和卡尔曼滤波器联合降噪的方法。阐述小波阈值降噪的基本原理,通过信号降噪试验优化小波降噪阈值参数,实现小波阈值最优降噪。针对小波降噪后的信号仍然存在少量非平稳噪声的问题,提出卡尔曼滤波器降噪方法,信号降噪试验结果表明:卡尔曼滤波器有效滤除了非平稳噪声,信号的信噪比达到34.976 7dB,均方根误差减小到0.049 395。

基于GAN网络的双层管柱外层套管形变位置检测算法

针对普光气田所使用的双层管柱外层套管存在形变位置难以检测问题,利用电磁探伤仪的电涡流检测信号,提出一种基于GAN网络的双层管柱外层套管形变位置检测算法(DPDA)。在DPDA中,首先对电涡流检测信号进行预处理将其转换为涡流图像,构建包括生成子网络和判别子网络的形变位置检测模型。然后提出权衡重构损失、隐性损失和对抗损失的两个子网络目标函数,并采用爬行动物搜索算法对目标函数的权重系数进行寻优。训练获得形变位置检测模型,并根据形变评分对形变像素进行初步检测。最后根据涡流图像特性,设计形变结果修正方法进行修正,获得形变位置检测结果。实验结果显示:DPDA能准确检测双层管柱外层套管的形变位置,提高检测准确率,降低漏检率和误检率,比自编码器(AE)、金字塔结构网络模型(PSNM)和猫群优化算法(CSOA)更优。

基于涡流技术的燃料棒氧化膜测量信号有效性评估与统计

应用统计学中的中位数、四分位距概念并结合实践经验,研究了燃料棒氧化膜涡流测量信号在线及离线处理流程的优化方法,提出了使用标定信号检验结合氧化膜轴向变化趋势图进行在线的燃料棒氧化膜信号有效性评估,以减少事后复测带来的频繁吊运燃料组件的问题。同时,在对燃料棒氧化膜涡流信号进行离线统计时发现,相对平均数统计,中位数统计可以排除极端信号的干扰,燃料棒轴向长约150mm区域段的氧化膜厚度数据的四分位距多数分布于0~3μm。结果表明,使用中位数可以准确、直观地代表各个区域段的氧化膜厚度水平。

铝合金焊缝电涡流磁场信号的非线性特征提取及分类方法研究

采用巨磁电阻(GMR)传感器对铝合金惰性气体保护焊焊缝的涡流电磁信号进行提取.采用非线性特征分析的方法对良好、含有密集气孔和未焊透三种不同状态焊缝的涡流电磁信号的特性进行分析.提取焊缝涡流电磁信号的Lyapunov指数、关联维数等参数进行分析,分析结果表明焊缝涡流电磁信号具有明显的非线性混沌特性.采用Lempel-Ziv复杂度和近似熵测度分析三种状态焊缝涡流电磁信号的复杂度,结果表明:Lempel-Ziv复杂度和近似熵对不同状态焊缝的涡流电磁信号是敏感的,可以得到焊缝的电磁信号的非线性特征,并对焊缝的类别进行分类辨识,为分析焊缝的不同状态提供了一种有效的辅助工具和方法.

涡流脉冲多普勒信号的计算机仿真研究

提出一种涡流脉冲多普勒信号的计算机仿真方法，产生了各种给定条件下的仿真涡流多普勒信号。对这些仿真信号进行短时傅里叶分析，求出相应的最大频率、平均频率和频谱宽度等曲线。通过研究这些曲线得到的频谱参数和仿真时给定的采样容积位置、采样容积大小、涡流中心间距、无涡流血流速度、涡流最大旋转速度之间的联系，找出利用脉冲多普勒技术检测涡流的敏感参数。

无损检测技术在高温压力容器不停车、不开罐检测中的应用

本文在试验研究和国内外资料调研的基础上,总结了高温在不停车检测技术方法,探讨了其应用范围和检测精度,讨论了高温在线检测技术在压力容器安全运行的重要作用。高温下压力容器失效形式比较复杂,在设计时也难以进行控制。因此,高温环境作用下,压力容器的失效概率是很高的。长期在高温、高压下操作的设备存在高应变应力部位,这是设备的最薄弱部位,极易萌生裂纹并快速扩展导致设备失效,严重影响整个装置的长周期安全运行,是石油化工。