淬火硬化层深度的脉冲涡流检测技术研究
发布时间：2023-02-26 21:27
在机械众多行业中,对重要零部件都会进行表面硬化处理,由此来提高零部件的质量及寿命。表面硬化层深度是评判工件表面质量好坏的重要指标,所以测量工件表面硬化层深度尤为重要。目前,对零件表面硬化层深度的检测方法分为破坏性测量和非破坏性测量。其中,破坏性测量需要破坏零件,检测效率低,且属于抽样检测;非破坏性测量属于无损检测,测量方法有超声波法、磁矫顽力法、巴克豪森效应法、涡流法等。涡流法具有其他无损检测方法没有的优点,如检测速度快,灵敏度高,成本低,易于后期处理等。目前使用涡流法测量淬火零件表面硬化层深度的研究方向主要在传统单频涡流,而在脉冲涡流方面的研究较少。传统涡流检测会受到涡流趋肤效应的影响,并且无法在频域内进行分析。而脉冲涡流检测不仅可以克服趋肤效应的影响,而且激励信号功率更大。此外,脉冲涡流检测还包含丰富的频谱信号,能够同时检测表层和内部的变化。因此,本文利用脉冲涡流对淬火表面硬化层深度的无损检测进行了研究。主要研究内容如下:首先,在总结了国内外脉冲涡流检测技术的发展和表面硬化层深度检测方法的基础上,提出了以淬火零件表面硬化层与芯部组织电磁特性不同为基础的硬化层深度脉冲涡流无损检测,阐...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 表面硬化层的常用检测方法
1.3 涡流检测技术发展
1.4 脉冲涡流检测技术国内外研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 表面硬化层深度涡流检测研究现状
1.6 论文主要内容及章节安排
2 脉冲涡流解析模型
2.1 脉冲涡流检测原理
2.2 淬硬层检测分层解析模型建立
2.3 分层模型单匝线圈涡流场积分解析模型
2.3.1 单匝线圈的矢量磁位问题
2.3.2 单匝线圈区域1、2、3、5 矢量磁位表达式
2.3.3 单匝线圈区域4 矢量磁位表达式
2.3.4 求解各区域矢量磁位待定系数
2.4 分层模型单匝线圈涡流检测级数解析模型
2.5 分层模型空心圆柱线圈涡流场级数解析模型
2.5.1 非圆柱线圈区域内矢量磁位
2.5.2 圆柱线圈区域内矢量磁位
2.6 基于拉普拉斯反变换的分层模型脉冲涡流场时域解析模型
2.6.1 脉冲涡流场复频域解析模型
2.6.2 数值求解脉冲涡流场的拉普拉斯反变换
2.7 感应电压与参数之间的关系
2.8 本章小结
3 脉冲涡流表面硬化层深度测量仿真分析
3.1 脉冲涡流的趋肤效应
3.2 脉冲涡流检测典型响应信号
3.3 硬化层深度检测仿真模型
3.3.1 几何建模及尺寸
3.3.2 材料属性设置
3.3.3 物理场参数设置
3.4 模型网格划分
3.5 模型求解
3.5.1 参考工件响应求解
3.5.2 不同硬化层深度工件响应求解
3.6 响应信号频域差分信号过零点频率提取
3.6.1 脉冲方波信号幅频谱
3.6.2 基于趋肤效应的频域差分信号过零点频率原理
3.6.3 频域差分信号过零点频率提取及分析
3.7 传统峰值时间方法与过零点频率方法比较
3.7.1 差分信号峰值时间提取
3.7.2 传统方法与新方法比较
3.8 本章小结
4 脉冲涡流表面硬化层深度测量试验研究
4.1 试验平台总体框架图
4.2 试验平台搭建
4.2.1 信号发生器的选取
4.2.2 功率放大器的选取
4.2.3 激励线圈与检测线圈的设计
4.2.4 数据采集设备的选取
4.2.5 LabVIEW数据采集程序
4.2.6 试验平台集成
4.2.7 待测工件
4.3 试验检测响应信号预处理
4.3.1 数字低通滤波处理
4.3.2 小波变换阈值去噪
4.4 硬化层深度检测试验结果分析
4.4.1 频域差分信号过零点频率的提取
4.4.2 试验结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 主要研究及结论
5.2 对后续研究的建议
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
C.学位论文数据集
致谢
本文编号：3750922
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
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中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 表面硬化层的常用检测方法
1.3 涡流检测技术发展
1.4 脉冲涡流检测技术国内外研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 表面硬化层深度涡流检测研究现状
1.6 论文主要内容及章节安排
2 脉冲涡流解析模型
2.1 脉冲涡流检测原理
2.2 淬硬层检测分层解析模型建立
2.3 分层模型单匝线圈涡流场积分解析模型
2.3.1 单匝线圈的矢量磁位问题
2.3.2 单匝线圈区域1、2、3、5 矢量磁位表达式
2.3.3 单匝线圈区域4 矢量磁位表达式
2.3.4 求解各区域矢量磁位待定系数
2.4 分层模型单匝线圈涡流检测级数解析模型
2.5 分层模型空心圆柱线圈涡流场级数解析模型
2.5.1 非圆柱线圈区域内矢量磁位
2.5.2 圆柱线圈区域内矢量磁位
2.6 基于拉普拉斯反变换的分层模型脉冲涡流场时域解析模型
2.6.1 脉冲涡流场复频域解析模型
2.6.2 数值求解脉冲涡流场的拉普拉斯反变换
2.7 感应电压与参数之间的关系
2.8 本章小结
3 脉冲涡流表面硬化层深度测量仿真分析
3.1 脉冲涡流的趋肤效应
3.2 脉冲涡流检测典型响应信号
3.3 硬化层深度检测仿真模型
3.3.1 几何建模及尺寸
3.3.2 材料属性设置
3.3.3 物理场参数设置
3.4 模型网格划分
3.5 模型求解
3.5.1 参考工件响应求解
3.5.2 不同硬化层深度工件响应求解
3.6 响应信号频域差分信号过零点频率提取
3.6.1 脉冲方波信号幅频谱
3.6.2 基于趋肤效应的频域差分信号过零点频率原理
3.6.3 频域差分信号过零点频率提取及分析
3.7 传统峰值时间方法与过零点频率方法比较
3.7.1 差分信号峰值时间提取
3.7.2 传统方法与新方法比较
3.8 本章小结
4 脉冲涡流表面硬化层深度测量试验研究
4.1 试验平台总体框架图
4.2 试验平台搭建
4.2.1 信号发生器的选取
4.2.2 功率放大器的选取
4.2.3 激励线圈与检测线圈的设计
4.2.4 数据采集设备的选取
4.2.5 LabVIEW数据采集程序
4.2.6 试验平台集成
4.2.7 待测工件
4.3 试验检测响应信号预处理
4.3.1 数字低通滤波处理
4.3.2 小波变换阈值去噪
4.4 硬化层深度检测试验结果分析
4.4.1 频域差分信号过零点频率的提取
4.4.2 试验结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 主要研究及结论
5.2 对后续研究的建议
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
C.学位论文数据集
致谢
本文编号：3750922
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