平面阵列电磁传感器金属缺陷检测新方法

发布时间：2020-07-22 16:32

【摘要】：随着我国工业快速发展,金属材料的使用量快速增加,各种类型和规格的金属材料被广泛应用于各行各业中,如建筑业、汽车制造业和航空航天业等。在金属材料的大量使用过程中,如果所用的金属材料存在缺陷,必然会存在安全隐患,严重的甚至会造成行业事故,对金属材料缺陷进行有效检测就成为关键问题。在对金属缺陷检测时,通常采用由一个或两个传感器构成的检测设备进行逐点扫描检测,耗时较长且检测结果存在误差。通过增加传感器数量能够提高检测精度,但检测结果仍较抽象且只能反映金属缺陷的部分特征信息。形象直观的检测结果有助于提高检测的准确性,可视化检测成为金属缺陷检测技术发展的新方向之一。电磁层析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)技术作为一种基于电磁原理的可视化无损检测技术,具有检测速度快、灵敏度高、无接触和检测可视化的优点。本文提出了一种基于电磁层析成像技术的金属缺陷检测新方法,用自主设计的EMT金属缺陷检测系统对铝板缺陷进行了检测。本论文中主要做了以下几方面工作:1.为更好地对金属缺陷进行检测,本文中设计了新款平面阵列电磁传感器。该新型传感器由9个线圈构成,线圈按照3×3矩阵形式排列,并且所有线圈固定在一个方形非导磁塑料盘上,线圈间互相平行,有助于增强互感。2.在对有缺陷的铝板进行检测时,采用了基于电磁层析成像技术的金属缺陷检测新方法。与传统的扫描式检测方法相比,新方法能够得到关于金属缺陷的重建图像,重建图像能形象直观地反映出金属缺陷的位置、形状和尺寸信息。新检测方法在重建金属缺陷图像时需要对逆问题进行求解。在求解时利用l1正则化建立模型并用SplitBregman算法求解得到了重建图像,与利用l2正则化建立模型用共轭梯度算法求解得到的重建图像相比,图像的边缘性得到了有效保持,更适合金属缺陷图像重建。仿真和实验结果均表明,基于电磁层析成像技术的金属缺陷检测方法更加适用于金属缺陷检测。3.本文利用LabVIEW软件设计了 EMT金属缺陷检测系统中的软件部分,该部分主要包括五个模块:通信接口模块、数据采集处理模块、有限元剖分模块、成像算法应用模块和图像重建结果显示模块。软件部分能够直观展示金属缺陷的重建图像。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG115.284;TP212
【图文】：

传感器,测量策略,线圈,激励线圈

激励测量策略逡逑ＥＭＴ成像检测系统中的传感器由９个铜质线圈。为能够得到更多用于缺陷成像的检测数据，的是循环激励循环测量的方式。即在检测时首再依次测量得到其余的作为检测线圈上的感应设定好的顺序选择下一个线圈作为激励线圈再线圈上的感应电压值，依次循环该过程直到传励线圈并得到最终的检测数据。具体的激励测表３－１传感器线圈循环激励测量策略激励线圈编号逦测量线圈编号逡逑１逦２、逦３、逦４、逦５、逦６２逦３、逦４、逦５、逦６、逦７３逦４、逦５、逦６、逦７、逦８

模型图,传感器仿真,成像系统,模型

第三章基于平面阵列电磁传感器金属缺陷检测新方法测仿真实验逡逑模型逡逑金属缺陷检测方法在对金属缺陷检测时的图像证，设计了如图３－２所示的传感器仿真模型。ｈｙｓｉｃｓ软件，该软件能够有效满足仿真验证中的感器仿真模型中的９个线圈按照３ｘ３矩阵形参数与３．１．１节中真实线圈的参数设置相一致。可作为检测线圈。当其中一个线圈作为激励线圈。在仿真验证过程中向线圈中施加的是２０Ｖｐｐ，邋３属缺陷检测时，将传感器置于缺陷上方。传感器到８ｘ９个检测数据。逡逑

金属缺陷,深灰色,小圆,缺陷

逦（３－１９）逡逑分别使用传统扫描式检测方法和ＥＭＴ成像检测方法得到了金属缺陷重建图逡逑像，图像中缺陷的具体位置、形状和尺寸如图３－３所示。逡逑W°逡逑０．５逡逑ＩｑｑｑＩ邋ｍｍ邋ｍＭ邋ｉ逡逑■ｆｉ邋Ｋ９邋ＭＢ逡逑图３－３不同位置处一个缺陷重建结果逡逑图３－３中第一列代表传感器对金属缺陷检测的仿真模型，深灰色小圆代表金逡逑２６逡逑

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