钢板电磁超声表面波的仿真分析及缺陷定量检测

电磁超声换能器(EMAT)的换能机制与被测试材料的电磁特性密切相关,EMAT对不同电磁特性材料的响应不同。铁磁材料具有磁致伸缩效应,磁致伸缩的非线性导致其电磁超声换能机制变得复杂。该文依据铁磁材料的本构方程,考虑洛伦兹力、磁致伸缩效应和磁化力的共同作用,建立含有矩形槽裂纹钢板的电磁超声换能器有限元模型,仿真分析表面波对钢板中缺陷的响应特性,得出缺陷深度与反射系数、透射系数的关系,为钢板裂纹缺陷定量检测奠定基础。最后,对标准试件的不同深度裂纹进行实验研究,验证了仿真分析的正确性和有效性。

脉冲涡流阵列探头与铝合金缺陷定量检测

针对航空铝合金试件体积较大的问题,建立了阵列式脉冲涡流探头有限元仿真模型,根据脉冲涡流趋肤效应及能量分布原理,设计了MAX038仿真模型产生激励信号并加载于阵列线圈上,通过优化线圈参数实现了试件缺陷的定量检测。结果表明,仿真模型激励信号加载于线圈上生成的磁场分布,与模拟激励相似但更接近实际情况。优化后的线圈提高了缺陷识别灵敏度和分辨率,在缺陷检测中表面缺陷宽度与特征信号峰值成正比,缺陷深度与特征信号峰值成指数关系。

激光超声信号与缺陷定量检测机理研究

提出了一种基于激光超声信号的金属表面缺陷定量检测方法,使用激光器在不同缺陷深度的金属铝板上激发超声信号,通过数字平均算法对超声信号进行预处理;将缺陷的理论能量衰减值精确到深度和宽度范围,得到理论能量衰减值与实际能量的比例系数;得到实际能量值与缺陷深度的关系式。研究结果表明:利用信号实际能量值求出的缺陷深度与实际缺陷深度相对误差范围为3%～20%,缺陷深度的相对误差降低10%。该方法实现了对缺陷深度的定量评价,具有一定可行性。

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。

非磁性金属平板脉冲远场涡流传感器优化设计与缺陷定量检测

将脉冲远场涡流检测技术应用于对非磁性金属平板的无损检测中,设计了一种新型脉冲远场涡流检测传感器,并通过仿真分析对传感器参数进行了优化.在此基础上,通过提取检测信号最后一个过零时间作为特征量,实现了对非磁性平板上、下表面缺陷的定量检测.仿真结果表明,优化后传感器尺寸更小,并且可以较好的实现对非磁性金属平板中缺陷的定量检测.

基于激光超声透射波波包能量的缺陷定量检测研究

为了实现对金属构件表面微小裂纹的定量检测,本文采用仿真和实验相结合的方法,对经过不同深度表面裂纹的激光超声透射Rayleigh(瑞利)波的波形进行对比分析,提取畸变区域内的波形,计算其波包能量,研究波包能量与表面裂纹深度的依赖关系,并通过拟合表达式对裂纹深度进行反演。研究结果表明:当表面裂纹的深度以0.1 mm的步长从0.1 mm增加到0.5 mm时,透射Rayleigh波的波包能量呈线性减少,且仿真与实验分析结果相一致。反演所得裂纹深度与理论裂纹深度的最大误差为0.022 4 mm,总体平均误差为0.011 5 mm。因此,该研究结果可以有效的对表面裂纹深度进行定量表征。

回折线圈导线长度对表面波EMAT性能及缺陷检测的影响

为了改善表面波电磁声传感器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)的激励及接收性能,并提高缺陷定量检测的准确性,试验研究了EMAT中回折线圈导线长度对传感器频率特性、所激励表面波声场指向性、衰减特性的影响.采用不同长度回折线圈对人工裂纹进行检测,得到了对应的反射和透射系数,分析了导线长度和裂纹长度相互关系对缺陷定量检测的影响.试验结果表明,表面波EMAT的频率特性与回折线圈导线长度无关,但其所激励表面波的声场指向性及衰减速率与导线长度密切相关,回折线圈导线长度越大,声束辐射半张角越小,表面波衰减越慢;作为接收传感器,回折线圈导线长度越大,EMAT检测时空间分辨率越低,但接收信号信噪比越高.导线长度小于裂纹长度时,才能得到准确的反射和透射系数.

基于图像处理技术的水下结构物表面缺陷检测统计方法

目的针对水下结构物在服役过程中产生的破损情况,提出一种能够定量检测水下结构物缺陷信息的方法.方法利用暗通道算法进行图像的亮度提升,过滤多余的细节,增强重要的细节,再利用Gabor金字塔理论算法将经暗通道增强的图像进行进一步处理,得到突出细节的图像,最后利用得到的图像,进行表面缺陷面积统计.结果图像中白色像素点为表面缺陷的位置,白色分为三种层次,纯白、接近纯白、较白,经统计后,分别占比为2.97%、1.23%、2.38%,得出病害所占比为该检测面积的6.59%.结论经过实际操作验证,融合了暗通道与Gabor金字塔理论的图像处理可以达到较好地突出图像细节的目的,进而达到水下结构物表面缺陷检测的目的.

油气输送管道漏磁检测的有限元分析

叙述了电磁场有限元分析的理论基础 ,给出了油气输送管道漏磁检测中的漏磁场 ,用ANSYS软件包对具体实例进行了分析 ,得到了漏磁场的空间分布、磁感应强度及漏磁信号图等。分析结果有助于全面认识空间中漏磁场 。

铁磁性平板导体件远场涡流有限元仿真与分析

本文首先分析了平板导体件远场涡流的检测原理，然后采用ANSYS仿真软件建立了适用于平板导体件的远场涡流检测模型。在此基础上，通过提取X向磁场峰值信号的信息（包括峰值幅值和峰值宽度）实现了对铁磁性平板导体件中缺陷的定量检测。仿真结果表明，该模型对平板导体件的上下表面缺陷具有相同的检测灵敏度。