基于感应式磁声成像的金属材料无损检测理论的研究

发布时间：2025-01-05 22:02

　　感应式磁声(Magnetoacoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI)技术是一种通过绘制被测金属试件表面波位移分布图的无损检测新方法,它兼具超声无损检测的高穿透力和电磁无损检测的高灵敏度的优势,能够对表面缺陷进行准确地定位。被测金属材料电导率各向同性的假设通常与实际情况不符,而电导率的各向异性对感应涡流的密度、振动声源以及表面波位移的分布等均有影响,此时若采用各向同性的电导率模型进行正问题的分析则会引入较大误差。本文主要研究适用于电导率各向异性非铁磁性金属薄板的MAT-MI无损检测正问题的求解方法。建立含有不同缺陷类型的电导率各向异性非铁磁性金属薄板的计算机仿真模型(缺陷类型不同其电导率也不同),其中电导率设置为张量形式。通过对金属薄板在静磁场和脉冲交变磁场(由置于金属薄板上方、通入交流电流的折线线圈激励得到)共同作用下产生的感应涡流以及声源(即洛伦兹力)进行数值仿真,求解金属薄板表面波位移的分布,进而获得用灰度图像表示的表面波位移分布。根据表面波位移在缺陷处迅速衰减的特性,可从图像中准确地识别出金属薄板表面的缺陷。可灵活地调整被...

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 金属板材的常规无损检测方法
        1.2.1 超声无损检测技术
        1.2.2 电磁无损检测技术
    1.3 感应式磁声成像无损检测技术研究现状
        1.3.1 概述
        1.3.2 研究现状
        1.3.3 技术难点
    1.4 MAT-MI正问题的研究现状
        1.4.1 电磁场正问题
        1.4.2 声场正问题
        1.4.3 电导率各向异性介质的MAT-MI正问题
    1.5 本文的研究目的及意义
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 金属薄板表面波位移信号的产生与传播机制
    2.1 工业电磁学理论基础
        2.1.1 折线线圈中的电磁场传播方程
        2.1.2 空气场和试件中的电磁场传播方程
    2.2 金属材料中的超声波
    2.3 感应式磁声无损检测原理
        2.3.1 检测原理
        2.3.2 感应涡流产生机制
        2.3.3 声源产生机制
        2.3.4 表面波位移方程
    2.4 本章小结
第3章 金属薄板感应式磁声图像的建模与仿真
    3.1 有限元方法及COMSOL Multiphysics简介
    3.2 建立电导率分布各向异性金属薄板的计算机仿真模型
    3.3 金属薄板表面波位移信号的COMSOL有限元仿真
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 表面涡流的仿真结果
        3.4.2 表面波位移分布的仿真结果
        3.4.3 表面波位移灰度图的仿真结果
    3.5 本章小结
第4章 金属薄板MAT-MI图像质量的影响因素分析
    4.1 表面波位移信号中的噪声对成像质量的影响
    4.2 提离距离对声源的影响
    4.3 激励电流对声源的影响
        4.3.1 激励电流的振幅
        4.3.2 激励电流的频率
    4.4 电导率各向异性对成像质量的影响
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：4023337