低频电磁技术在储罐罐底缺陷检测中的应用研究

发布时间：2017-10-24 02:35

  本文关键词：低频电磁技术在储罐罐底缺陷检测中的应用研究

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【摘要】：储罐是石油化工行业储存石油、天然气和其他化工原料的重要存储设备,随着中国经济体制的不断完善,国家对于原油储备系统也愈加关注,国内储罐数量正在不断增加。储罐罐底特定的使用环境导致它是储罐最容易发生腐蚀的区域,储罐一旦破损导致泄漏,会对生态环境以及人民生命财产安全造成巨大损失,为确保储罐安全稳定运行需对储罐质量进行全方位的监测和保护。因此,对储罐罐底缺陷检测技术的研究对国家原油储备有着重要的意义。本文主要针对当前国内外储罐罐底检测现状,研究了低频电磁技术(LFET)的检测方法,设计了激励线圈外形尺寸结构,并采用感应式磁传感器检测线圈阵列作为磁场信号检测传感器,对检测传感器磁芯尺寸、线圈结构大小进行了详细计算论证。嵌入了FATFS文件操作系统对存储媒介SD卡进行管理,可实时存储检测数据,便于后期调用和处理。分析了四参数正弦曲线拟合算法在获取检测信号幅值及相位的应用效果。在此基础上研制了储罐罐底低频电磁检测系统,主要由主控电路、信号调理电路、存储系统以及激励线圈阵列、感应式磁传感器线圈阵列和液晶显示定位模块等组成。储罐罐底低频电磁检测系统主要采用极低频交流不饱和磁化的方式,通过主控电路向激励线圈加载正弦信号,产生的交变电磁场透过储罐罐底和位于其表面的感应式磁传感器。利用四参数正弦曲线最小二乘拟合算法对传感器线圈输出信号进行分析计算,实现对缺陷位置检测信号幅值和相位的提取,达到了识别储罐罐底缺陷大小及位置的目的。本文详细分析测试了储罐罐底低频电磁检测系统激励频率、提离值等参数对储罐罐底缺陷检测效果的影响,结果表明,该系统可检测出钢板上20mm长、2mm宽、壁厚20%的腐蚀缺陷,并可穿透厚度达到8mm的标准涂层检测出裂缝,实现了不需要耦合剂和磁铁的情况下对储罐罐底的全面检测,精度高、设备轻盈、使用便捷。
【关键词】：储罐罐底 低频电磁技术 激励线圈 感应式磁传感器线圈 提离值
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE972
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 储罐罐底缺陷检测的研究现状11-13
• 1.2.1 储罐罐底现行检测现状11-13
• 1.2.2 低频电磁检测技术的研究现状13
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排13-15
• 1.3.1 本文主要研究内容13-14
• 1.3.2 本文章节安排14-15
• 第2章 储罐罐底低频电磁检测原理研究15-27
• 2.1 磁场相关理论15-22
• 2.1.1 铁磁性材料磁化特性理论15-16
• 2.1.2 电磁学理论基础16-19
• 2.1.3 永磁或直流激励漏磁原理19-22
• 2.2 低频电磁技术基本原理22-23
• 2.3 基于低频电磁检测技术的激励线圈磁场计算23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 储罐罐底低频电磁检测系统感应式磁传感器设计27-34
• 3.1 感应式磁传感器设计27-30
• 3.1.1 感应式磁传感器磁芯选择27-28
• 3.1.2 感应式磁传感器尺寸设计28-29
• 3.1.3 感应式磁传感器线圈阵列实物图29-30
• 3.2 四参数正弦曲线最小二乘拟合算法30-33
• 3.2.1 最小二乘拟合算法原理30-32
• 3.2.2 最小二乘拟合算法实现32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 储罐罐底低频电磁检测系统文件存储34-42
• 4.1 SD卡存储媒介34-35
• 4.2 FATFS文件管理系统35-41
• 4.2.1 FATFS文件系统简介36-39
• 4.2.2 FATFS文件系统应用39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 储罐罐底低频电磁检测系统结构42-51
• 5.1 激励源电路42-44
• 5.1.1 正弦波波形产生电路42-43
• 5.1.2 功率放大电路43-44
• 5.2 多通道分时复用采样电路44-45
• 5.2.1 分时复用电路设计44
• 5.2.2 采样电路44-45
• 5.3 基于FSMC的液晶驱动电路45-47
• 5.3.1 FSMC简介45-46
• 5.3.2 FSMC控制信号分析46
• 5.3.3 FSMC控制电路46-47
• 5.4 储罐罐底低频电磁检测设备系统组成47-48
• 5.5 系统软件配置流程48-50
• 5.6 本章小结50-51
• 第6章 实验与结果分析51-58
• 6.1 实验平台搭建51-52
• 6.2 缺陷深度与检测信号关系52
• 6.3 激励频率与检测信号关系52-53
• 6.4 提离值与检测信号关系53-54
• 6.5 储罐罐底低频电磁检测整机设备性能测试54-57
• 6.5.1 不同缺陷深度的检测54-55
• 6.5.2 提离值测试实验55-56
• 6.5.3 两块钢板拼接裂缝处缺陷检测56-57
• 6.6 本章小结57-58
• 第7章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 附录A 整机设备相关源程序62-75
• A.1 FATFS模块新建文件源程序62-67
• A.2 LCD显示界面驱动源程序67-75
• 附录B 储罐罐底低频电磁检测系统外观图75-77
• B.1 主控板PCB示意图75
• B.2 主控板实物图75-76
• B.3 整机系统侧视图76
• B.4 整机系统效果图76-77
• 在学研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1086646