巴克豪森无损检测仪器设计与开发

发布时间：2017-10-01 09:15

  本文关键词：巴克豪森无损检测仪器设计与开发

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【摘要】：随着科学技术和现代工业的发展,国内的工业化水平逐渐提高,各种类型的机械设备在行业中的应用也越来越广泛,伴随着这些机械设备的广泛应用,其存在的安全隐患也逐渐显露出来,使用无损检测对这些关键设备进行质量鉴定和寿命评估,可以直接有效的发现这些类型的安全隐患,防止重大事故的发生。近些年来,随着电磁理论和信号处理技术的发展,早在1919年就发现的磁巴克豪森噪声检测技术在电磁无损检测领域得到了新的应用和推广。本文主要工作如下:介绍了无损检测技术的重要性并着重讲述了巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen noise,MBN)检测技术的研究现状;阐述了磁畴和磁畴壁的概念以及磁化理论,基于磁畴壁翻转的巴克豪森噪声检测理论基础;分析了材料性质、激励电压和频率对MBN信号的影响;总结了MBN信号的分析方法:时域统计特征、频谱、包络线、脉冲幅值分布。开发了MBN无损检测系统。对主要硬件元器件进行了选型,设计了信号发生器、功率放大电路、激励线圈、信号调理电路、检测线圈等,并分析比较了不同检测传感器特性。利用LabVIEW开发系统,设计了MBN信号检测和分析流程,构建了检测软件系统的模块化结构,分析了参数设置、仪器系统控制、数据分析、辅助功能等各个模块的主要功能和联系。利用所开发的MBN检测系统进行了现场检测实验。设计了具有不同材料性质的典型试样,检测了MBN信号时域统计特征、频域特征、包络线和脉冲幅值分布等,分析了激励信号参数、材质、材料状态等对MBN信号的影响。最后对文章的主要工作进行了详细的总结,并展望了后续需要进一步研究的工作。
【关键词】：巴克豪森 铁磁材料 无损检测 LabVIEW
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH878
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 巴克豪森无损检测发展现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 本文的主要研究工作及内容安排11-12
• 2 巴克豪森噪声检测的理论基础12-25
• 2.1 磁畴和磁畴壁12-13
• 2.2 磁化理论13-16
• 2.2.1 磁化曲线14-15
• 2.2.2 磁滞回线15-16
• 2.3 巴克豪森效应16-19
• 2.3.1 MBN检测原理16-17
• 2.3.2 MBN信号的影响因素17-19
• 2.4 MBN信号分析方法19-24
• 2.4.1 时域特征分析19-21
• 2.4.2 频谱分析21-22
• 2.4.3 包络线分析22-23
• 2.4.4 脉冲幅值分布分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 MBN检测系统硬件设计25-35
• 3.1 MBN检测系统组成25
• 3.2 激励设计25-29
• 3.2.1 信号发生器设计25-26
• 3.2.2 功率放大器设计26-28
• 3.2.3 激励线圈设计28-29
• 3.3 信号检测部分设计29-31
• 3.3.1 霍尔传感器29-30
• 3.3.2 巨磁阻传感器30-31
• 3.3.3 检测线圈31
• 3.4 信号调理电路设计31-33
• 3.5 数据采集卡的选择33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 MBN检测系统软件设计35-44
• 4.1 虚拟仪器35-37
• 4.1.1 虚拟仪器的概念35
• 4.1.2 虚拟仪器的系统组成35-37
• 4.2 LabVIEW——虚拟仪器开发环境37-38
• 4.2.1 LabVIEW简介37
• 4.2.2 LabVIEW的编程特点37-38
• 4.3 MBN检测系统软件的详细设计38-43
• 4.3.1 参数设置模块41
• 4.3.2 系统控制模块41
• 4.3.3 数据分析模块41
• 4.3.4 辅助功能模块41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 测试实验44-61
• 5.1 激励信号对MBN信号的影响44-48
• 5.1.1 实验试样44-45
• 5.1.2 激励电压对MBN信号的影响45-46
• 5.1.3 激励频率对MBN信号的影响46-48
• 5.2 材质对MBN信号的影响48-54
• 5.2.1 开槽试样制作48-49
• 5.2.2 不同材质MBN信号数据分析49-54
• 5.3 材料状态改变对MBN信号的影响54-60
• 5.3.1 拉伸试样制作54-55
• 5.3.2 不同材料状态MBN信号数据分析55-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 工作总结61
• 6.2 研究与展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67
• A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录67

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本文编号：952626