基于脉冲电磁原理的金属缺陷阵列成像方法研究

发布时间：2018-03-09 05:34

本文选题：阵列检测　切入点：金属材料　出处：《江南大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：金属材料在人类日常生产活动中应用广泛,是现代文明社会不可缺少的材料。常见的金属材料包括铁磁性材料和非铁磁性材料,这些材料制作的设备在服役过程中必然会出现不同的损伤和失效,而检测出缺陷往往需要耗费较长的时间,特别是在航天飞机、大型容器等大面积检测对象中。脉冲电磁阵列检测是一种在电磁学检测基础上结合分时复用、多路通信、多探头设计等技术而来的新型检测方式。它具有大范围、快速化、简易化等特点,大幅度降低检测时间,提高检测效率,同时可以对缺陷进行可视化成像。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)非铁磁性金属材料阵列检测研究。首先分析了其涡流次生场的检测原理,并在仿真软件中设计检测模型研究缺陷对试件表面涡流的干扰规律。依据涡流检测灵敏度的公式,对线圈的内外径和高度参数进行了仿真实验,得到具有一定检测深度和检测灵敏度的线圈尺寸参数。为了解决线圈间的互感干扰问题,分析了线圈单元间距与电磁干扰之间的关系,最后利用铁磁屏蔽技术有效解决了阵列线圈间的干扰问题。(2)铁磁性金属材料阵列检测研究。首先分析了其表面涡流分布规律,得出磁导率不均匀性影响涡流检测的结论。针对这种磁导特性,利用矩形线圈水平磁场在缺陷处产生的漏磁场,提出了x分量检测方法,在仿真分析中得到了缺陷深度与x分量磁通强度的关系。依据漏磁灵敏度计算方法,改变矩形线圈模型的长宽高,得到适合检测实验的线圈尺寸参数。最后,制作了矩形激励线圈、z分量霍尔差分传感器和x分量GMR差分传感器,证明了缺陷上方x分量磁场可以有效对缺陷深度进行定量分析。(3)脉冲电磁阵列无损检测实验平台的设计。实验平台的设计包括硬件平台的搭建与软件平台的设计。硬件平台主要包括:信号发生模块、功率放大模块、信号调理电路、阵列检测探头、分时复用电路等。分别为两种金属材料缺陷设计了阵列检测探头。对于非铁磁性材料,设计了圆柱形阵列检测探头;对于铁磁性材料,设计了矩形线圈激励下的GMR阵列检测探头。软件平台主要包括:在MTLAB和LABVIEW平台下的数据采集程序、滤波消噪程序、静态和动态成像程序。(4)金属材料缺陷阵列成像实验研究。在MATLAB软件中进行多路采集并保存在数据组,经过信号消噪程序滤掉噪声信号后,再通过特征值提取程序对多通道信号的峰值进行提取,最后实现静态成像。在LABVIEW中,利用DAQPilot实时采集程序,结合虚拟仪器进行同步滤波和特征值提取,通过分时复用电路进行通道切换,实时组成峰值矩阵数据,同时提供了基于强度图VI和Matlabscript调用成像函数的成像方法,实现缺陷的实时检测成像显示。
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【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG115.284

【参考文献】