基于ARM的脉冲双远场涡流检测系统研究

发布时间：2020-06-20 06:00

【摘要】：铁磁性管道是在人们日常生活中必不可少的能源运输工具,包括运输石油、天然气等的油气管道以及运输日常用水和暖气的水暖管道,这些铁磁性管道为人们提供了有效的能源利用。然而由于长时间的使用会对管道产生磨损,及时检测出这些管道磨损并且进行维护,对能源运输方面有着巨大的安全意义。本课题依托脉冲远场涡流检测技术,在低频激励的情况下对小管径管道进行缺陷检测,发现由于检测线圈的感应电压峰值和过零时间点太接近,降低了检测分辨率,使得小径管道检测困难。针对这一问题,在原有的脉冲远场涡流检测技术的基础上提出了一种改进的脉冲双远场涡流检测技术,这种技术解决了低频激励下对小径管道检测困难的问题。本课题首先对脉冲双远场涡流检测进行理论分析和数学模型推导,使用有限元仿真工具Maxwell进行模型搭建以及仿真。通过对管道缺陷的初步分析,二维模型实现了优化;通过在三维模型中对管道全周向缺陷和断裂缺陷的系统分析,实现了特征量的提取。通过仿真研究发现,当管道出现缺陷时,由于磁力线传播路径的改变,使得模型输出波形的极高峰值幅值与缺陷出现对应关系。继而,发现了脉冲双远场涡流的磁路逆向问题,即当缺陷深度或者宽度大于某一值时,其极高峰值变化方向和程度与之前相反,此结论为之后的研究提供新的思路。实验系统基于STM32进行搭建,其中包括双远场探头,信号放大电路,功率放大电路,ARM嵌入式采集系统等。使用该系统对带有人工缺陷的铁磁性管道进行检测,其实验结果表明,脉冲双远场涡流检测系统在低频条件下对小径管道的缺陷检测有着良好的效果,也验证了磁路逆向的问题,为今后的管道涡流检测提供一定的参考价值。图74幅,表19个,参考文献60篇。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U178
【图文】：

将缺陷深度为 2.5mm 以下的极高峰值进行拟合，在全周向宽度相同的情况下，取极高峰值为变量shx ，需要计算的全周向深度为shy ，将数据利用最小二乘法进行曲线拟合，可得到 关于 的函数表达式：20.2806 3.0876 5.7047sh sh shy x x （3-5）同样可以求得缺陷深度大于 2.5mm 时的函数表达式：21.6559 12.194 21.3617d d dy x x （3-6）3.4.3 平板缺陷模型对比上一小节中对管道的全周向外壁缺陷进行分析时，发现其有一个独特的现象：当缺陷的宽度或者深度到达某一阈值时，缺陷处的磁路发生反转，检测线圈的感应电压变化方向与之前相反。为了探究这一规律，本小节将对平板模型进行电磁检测。如图 3-29 所示，在 ANSYS Maxwell 3D 中将管道模型更改为平板模型，模型中的平板是一块长 500mm，宽 60mm，厚度为 5mm 的合金钢板，其材料与管道材料一致为 steel-1010。表 3-14 是在平板上模拟出深度相同，宽度不同的缺陷，对应于管道全周向缺陷进行仿真。

0 10 20 30 40 50 60时间\ms图 3-31 不同宽度缺陷感应电压况分析性管道，管道被腐蚀透彻后会在管壁上产相同。相较于管壁全周向缺陷，管壁断裂缺动的能源在管壁断裂的情况下会从管道内的经济效益。所以检测铁磁性运输管道是否。的断裂缺陷分为部分断裂和完全断裂，部分，形成部分区域没有管壁的状态，管壁部

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本文编号：2721986