基于涡流阵列的钢管无损检测研究

发布时间：2017-07-19 17:12

  本文关键词：基于涡流阵列的钢管无损检测研究

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【摘要】：由于钢管的诸多优点,它被广泛应用在油气传输等行业中,对我国经济发展有着重大的促进作用。但钢管经常工作在恶劣的条件下,随着时间的推移,会造成孔洞、裂纹、磨损等缺陷,会产生重大的经济损失。及时准确地将钢管缺陷检测出来,才能避免经济损失或是人员伤亡。实现钢管缺陷检测是为了缺陷的定量分析,并最终确定是否需要更换。本文利用涡流阵列对钢管进行检测,完成缺陷的定量分析。本文主要完成了以下几个方面工作:通过电磁学理论对涡流检测的基本理论进行分析。采用等效电路模型分析其传感器阻抗的变化因素,利用电磁渗透方程,分析趋肤效应影响涡流检测的原理。分类和比较涡流阵列传感器,研究涡流阵列检测原理,对不同的激励方式进行了比较,研究了检测线圈感应电压的影响因素。通过检测系统的整体框图,分别对激励线圈、检测阵列和骨架进行设计。从硬件模块和软件模块介绍检测系统。在硬件模块中对激励模块、检测模块和数据传输采集模块进行分析设计,在软件模块中对FPGA、DSP和USB所要实现的功能进行分析设计。利用检测系统对钢条实现验证性检测,采用霍尔阵列和线圈阵列两种方式进行检测,再利用该系统实现对钢管的检测,同样采用霍尔阵列和线圈阵列两种检测方式比较其性能。对检测结果进行的对比,总结缺陷对检测结果的影响趋势。采用E型磁芯对线圈检测进行优化,采用差分方式进行检测,对各种检测方式结果进行分析比对,通过检测信号初步对缺陷参数进行估计。利用小波理论和中值滤波的基本原理和特性,分析小波和中值去噪的优势,利用小波理论和中值滤波对不同类型的缺陷的检测信号进行去噪处理。去噪时采用软阀值方式,利用Sym8小波和中值滤波进行去噪处理。介绍神经网络的基本理论,采用径向基神经网络对缺陷信号进行学习,对缺陷的深度实现定量化处理,利用检测到缺陷信号的元件个数,实现对缺陷参数的估计。
【关键词】：涡流阵列 缺陷反演 钢管检测 定量分析 神经网络
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 涡流检测简述9-10
• 1.3 涡流阵列检测技术国内外发展现状10-14
• 1.3.1 涡流阵列检测国内外发展现状10-11
• 1.3.2 涡流阵列检测研究热点11-14
• 1.4 阵列传感器的结构和分类14-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 涡流阵列检测的理论基础18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 涡流检测的基本理论18-24
• 2.2.1 涡流检测的电磁场理论18-20
• 2.2.2 涡流检测等效电路分析20-22
• 2.2.3 涡流检测的趋肤效应22-24
• 2.3 涡流阵列检测原理24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 涡流阵列检测系统设计及实现27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 检测系统的整体结构27-28
• 3.3 阵列传感器的设计28-31
• 3.3.1 激励线圈28-29
• 3.3.2 检测阵列传感器29-30
• 3.3.3 骨架的设计30-31
• 3.4 涡流检测系统的设计与实现31-34
• 3.4.1 激励模块31-32
• 3.4.2 检测传感器32
• 3.4.3 数据采集模块32-34
• 3.5 软件模块设计34-36
• 3.5.1 软件开发环境介绍34-35
• 3.5.2 软件需求分析35
• 3.5.3 系统程序设计35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 涡流阵列缺陷检测37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 涡流阵列系统钢条实验验证37-43
• 4.2.1 钢条实验验证37-39
• 4.2.2 钢条检测结果分析39-43
• 4.3 涡流阵列系统钢管实验验证43-50
• 4.3.1 钢管实验验证43-44
• 4.3.2 钢管检测结果分析44-50
• 4.4 闭合磁路检测50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 检测信号的处理与分析53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 信号去噪53-55
• 5.3 径向基神经网络55-58
• 5.4 缺陷的定量分析58-60
• 5.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘波;罗飞路;侯良洁;;平板表层缺陷检测涡流阵列传感器的设计[J];传感技术学报;2011年05期

2 李德胜,黄操军,藤田博之;MOS霍尔传感器阵列[J];电子测量与仪器学报;2001年01期

3 李天博;刘守华;陈坤华;;脉冲涡流阵列检测系统仿真与实验[J];磁性材料及器件;2013年06期

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本文编号：563943