基于脉冲涡流提离交叉点的镀层厚度检测方法研究
发布时间:2021-01-06 16:56
金属镀层由于其具有防腐蚀、防磨损、抗氧化性好等优点,在机械零件表面广泛应用。镀层厚度是表征镀层质量的重要指标之一,所以镀层厚度测量非常重要。涡流检测法因其成本低、无接触、对人体无害、检测效率高等优点,成为业内青睐的镀层厚度检测方法。传统的涡流检测法容易受到探头提离效应的影响,这使得涡流检测易产生误差。为了减小测量误差,本文利用提离交叉点(Lift-Off Point of Intersection,即LOI)这个与探头提离无关的特征,提出了一种基于脉冲涡流(Pulsed Eddy Current,即PEC)提离交叉点的镀层厚度检测方法,主要研究内容如下。首先建立了镀层厚度脉冲涡流检测解析模型。采用傅里叶级数法研究了放置式线圈在双层导电结构中产生的脉冲涡流场的解析解。研究了单一频率激励的谐波涡流场,利用Cheng矩阵得到了双层导电结构谐波涡流场的解析解以及检测线圈感应电压的解析表达式。在此基础上,利用傅里叶分解,将脉冲激励分解为多个不同频率谐波的叠加,利用叠加原理求解了双层导电结构的脉冲涡流检测感应电压信号。最后,应用有限元模型对解析模型进行验证。接着,提出了利用LOI坐标值来测量非铁磁...
【文章来源】:中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:98 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
防指纹电镀层Figure1-1Anti-fingerprintcoating
硕士学位论文2图1-2脉冲涡流检测示意图Figure1-2Schematicdiagramofpulsededdycurrentdetection给激励线圈输入脉冲激励被测试件感应出变化的涡流场试件的涡流场产生的变化电磁场反过来影响线圈线圈输出瞬态感应电压线圈周围产生快速衰减的脉冲磁场图1-3脉冲涡流检测物理过程图Figure1-3Physicalprocessdiagramofpulsededdycurrentdetection1.1.2选题意义以往的脉冲涡流检测,是通过检测信号的峰值、峰值时间、过零时间等特征量来对试件的厚度进行检测的[6]。这种检测方式的缺点是,由于在双层导电材料镀层上面又刷有一层厚度不均匀的油漆,或者检测过程中出现的探头抖动情况,使得这些特征量在检测的过程中会受到探头提离距离变化造成的干扰,从而造成测量误差,即提离效应[7]。当检测线圈和被测试件之间的提离距离发生改变,其两端的电压信号总是相交于一点,这个点叫做提离交叉点(Lift-OffPointofIntersection),简称LOI。由于提离交叉点的状态不会受到探头提离效应的影响,从而使用提离交叉点作为特征量来进行镀层测厚会极大地提高测厚的精度。对于在基体上覆盖非铁磁性镀层的双层导电材料,脉冲涡流检测信号不经任何处理就会产生提离交叉点,示意图如图1-4所示。对于在基体上覆盖铁磁性镀层的双层导电材料,需要将检测电压信号进行进一步处理方可找到一个新型的提离交叉点。这种提离交叉点提取方法,
硕士学位论文20该软件的用途是能够方便地对金属镀层的厚度进行脉冲涡流检测。该软件以PC作为上位机,以该LABVIEW软件作为上位机程序,其检测控制部分可以控制数字信号发生器产生脉冲激励,并将脉冲激励送入检测线圈,对待测试件进行检测。然后再由LABVIEW软件控制NI的数据采集卡进行检测电压信号的采集,并将采集到的的电压信号传输回LABVIEW软件,之后再通过编写的MATLAB程序从不同的提离状态下的检测信号中提取出提离交叉点的时间值,再结合由两块标准镀件的镀层厚度和提离交叉点时间值所生成的测厚曲线,得出被测镀件的镀层厚度。该系统性能稳定,能够准确采集电压信号,并且通过MATLAB脚本编写的信号处理程序中的插值法可以提取出精确的提离交叉点时间值,从而更增加了镀层测厚的精度。本软件采用NI的数据采集卡采集脉冲涡流检测信号并保存。使用设备:数字信号发生器;NI数据采集卡。采集原理:数字信号发生器不断发出脉冲函数,并且送入线圈探头,探头将检测电压信号送入数据采集卡,并将采集到的的电压信号传输回LABVIEW软件。通过两次不同探头提离时的检测电压信号在MATLAB脚本中由插值法得到精确的提离交叉点的时间值,进而计算出镀层的厚度。信号显示模块可以实时地显示检测电压信号。信号发生与采集程序如图2-9所示。图2-9数据采集卡检测信号采集与显示程序Figure2-9Programofacquisitinganddisplayingdetectionsignalsthroughdataacquisitioncard通过选取不同的探头提离距离得到同一导电镀层不同的差分时域电压信号,
【参考文献】:
期刊论文
[1]电涡流检测技术在地铁车辆检测中的应用[J]. 程中国,张小林,左旭涛,高春良. 现代城市轨道交通. 2020(02)
[2]带钢制保护套管的钢管腐蚀缺陷的脉冲涡流检测方法研究[J]. 江礼凡,付跃文,余兆虎,杨帆. 失效分析与预防. 2019(06)
[3]基于涡流线圈提离效应的深裂纹检测方法研究[J]. 张东利,武美先,王闯龙. 传感技术学报. 2019(09)
[4]金属套管腐蚀缺陷的脉冲涡流近-远场复合检测[J]. 张超,李勇,闫贝,王翼,陈振茂. 无损检测. 2019(10)
[5]铝合金薄板不同走向焊缝缺陷的脉冲涡流热成像检测[J]. 杨泽明,邱巧,边毅,彭瑾,伍剑波. 无损检测. 2019(06)
[6]超声检测技术在机电设备安全检测中的应用分析[J]. 左薇. 南方农机. 2018(15)
[7]已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法[J]. 赵莹,解社娟,田明明,仝宗飞,李勇,陈振茂. 中国机械工程. 2018(06)
[8]激励电流对脉冲涡流检测的影响研究[J]. 朱红运,王长龙,江涛,王建斌,陈海龙. 仪器仪表学报. 2016(01)
[9]电涡流检测导电平板裂纹缺陷的有限元仿真研究[J]. 齐川,张思全. 科技视界. 2014(10)
[10]油套管腐蚀脉冲涡流检测中探头类型的影响[J]. 付跃文,喻星星. 仪器仪表学报. 2014(01)
硕士论文
[1]基于多传感器的脉冲涡流无损检测技术研究[D]. 曲天阳.大连理工大学 2018
[2]脉冲涡流检测中的信号采集及处理方法[D]. 郭丽霞.电子科技大学 2016
[3]多层金属结构中腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术研究[D]. 徐平.国防科学技术大学 2005
本文编号:2960924
【文章来源】:中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:98 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
防指纹电镀层Figure1-1Anti-fingerprintcoating
硕士学位论文2图1-2脉冲涡流检测示意图Figure1-2Schematicdiagramofpulsededdycurrentdetection给激励线圈输入脉冲激励被测试件感应出变化的涡流场试件的涡流场产生的变化电磁场反过来影响线圈线圈输出瞬态感应电压线圈周围产生快速衰减的脉冲磁场图1-3脉冲涡流检测物理过程图Figure1-3Physicalprocessdiagramofpulsededdycurrentdetection1.1.2选题意义以往的脉冲涡流检测,是通过检测信号的峰值、峰值时间、过零时间等特征量来对试件的厚度进行检测的[6]。这种检测方式的缺点是,由于在双层导电材料镀层上面又刷有一层厚度不均匀的油漆,或者检测过程中出现的探头抖动情况,使得这些特征量在检测的过程中会受到探头提离距离变化造成的干扰,从而造成测量误差,即提离效应[7]。当检测线圈和被测试件之间的提离距离发生改变,其两端的电压信号总是相交于一点,这个点叫做提离交叉点(Lift-OffPointofIntersection),简称LOI。由于提离交叉点的状态不会受到探头提离效应的影响,从而使用提离交叉点作为特征量来进行镀层测厚会极大地提高测厚的精度。对于在基体上覆盖非铁磁性镀层的双层导电材料,脉冲涡流检测信号不经任何处理就会产生提离交叉点,示意图如图1-4所示。对于在基体上覆盖铁磁性镀层的双层导电材料,需要将检测电压信号进行进一步处理方可找到一个新型的提离交叉点。这种提离交叉点提取方法,
硕士学位论文20该软件的用途是能够方便地对金属镀层的厚度进行脉冲涡流检测。该软件以PC作为上位机,以该LABVIEW软件作为上位机程序,其检测控制部分可以控制数字信号发生器产生脉冲激励,并将脉冲激励送入检测线圈,对待测试件进行检测。然后再由LABVIEW软件控制NI的数据采集卡进行检测电压信号的采集,并将采集到的的电压信号传输回LABVIEW软件,之后再通过编写的MATLAB程序从不同的提离状态下的检测信号中提取出提离交叉点的时间值,再结合由两块标准镀件的镀层厚度和提离交叉点时间值所生成的测厚曲线,得出被测镀件的镀层厚度。该系统性能稳定,能够准确采集电压信号,并且通过MATLAB脚本编写的信号处理程序中的插值法可以提取出精确的提离交叉点时间值,从而更增加了镀层测厚的精度。本软件采用NI的数据采集卡采集脉冲涡流检测信号并保存。使用设备:数字信号发生器;NI数据采集卡。采集原理:数字信号发生器不断发出脉冲函数,并且送入线圈探头,探头将检测电压信号送入数据采集卡,并将采集到的的电压信号传输回LABVIEW软件。通过两次不同探头提离时的检测电压信号在MATLAB脚本中由插值法得到精确的提离交叉点的时间值,进而计算出镀层的厚度。信号显示模块可以实时地显示检测电压信号。信号发生与采集程序如图2-9所示。图2-9数据采集卡检测信号采集与显示程序Figure2-9Programofacquisitinganddisplayingdetectionsignalsthroughdataacquisitioncard通过选取不同的探头提离距离得到同一导电镀层不同的差分时域电压信号,
【参考文献】:
期刊论文
[1]电涡流检测技术在地铁车辆检测中的应用[J]. 程中国,张小林,左旭涛,高春良. 现代城市轨道交通. 2020(02)
[2]带钢制保护套管的钢管腐蚀缺陷的脉冲涡流检测方法研究[J]. 江礼凡,付跃文,余兆虎,杨帆. 失效分析与预防. 2019(06)
[3]基于涡流线圈提离效应的深裂纹检测方法研究[J]. 张东利,武美先,王闯龙. 传感技术学报. 2019(09)
[4]金属套管腐蚀缺陷的脉冲涡流近-远场复合检测[J]. 张超,李勇,闫贝,王翼,陈振茂. 无损检测. 2019(10)
[5]铝合金薄板不同走向焊缝缺陷的脉冲涡流热成像检测[J]. 杨泽明,邱巧,边毅,彭瑾,伍剑波. 无损检测. 2019(06)
[6]超声检测技术在机电设备安全检测中的应用分析[J]. 左薇. 南方农机. 2018(15)
[7]已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法[J]. 赵莹,解社娟,田明明,仝宗飞,李勇,陈振茂. 中国机械工程. 2018(06)
[8]激励电流对脉冲涡流检测的影响研究[J]. 朱红运,王长龙,江涛,王建斌,陈海龙. 仪器仪表学报. 2016(01)
[9]电涡流检测导电平板裂纹缺陷的有限元仿真研究[J]. 齐川,张思全. 科技视界. 2014(10)
[10]油套管腐蚀脉冲涡流检测中探头类型的影响[J]. 付跃文,喻星星. 仪器仪表学报. 2014(01)
硕士论文
[1]基于多传感器的脉冲涡流无损检测技术研究[D]. 曲天阳.大连理工大学 2018
[2]脉冲涡流检测中的信号采集及处理方法[D]. 郭丽霞.电子科技大学 2016
[3]多层金属结构中腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术研究[D]. 徐平.国防科学技术大学 2005
本文编号:2960924
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