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铝基材料裂纹缺陷电磁超声检测技术研究

铝基材料裂纹缺陷电磁超声检测技术研究

作者：庞炜涵北京理工大学

学位级别：硕士

铝合金因为其具有密度低、强度高、高断裂韧性以及极强的耐腐蚀性等良好特性,使得其不仅在现代工业领域中的应用越来越多,同时在航空航天及军工领域有广泛的应用。由于其应用的场合一般都需要有较高的安全性,而现阶段生产和使用铝合金... 详细信息

铝合金因为其具有密度低、强度高、高断裂韧性以及极强的耐腐蚀性等良好特性,使得其不仅在现代工业领域中的应用越来越多,同时在航空航天及军工领域有广泛的应用。由于其应用的场合一般都需要有较高的安全性,而现阶段生产和使用铝合金材料时,不可避免的会产生一些缺陷,所以对这种缺陷进行及时准确的检测是十分必要的。针对铝合金板材而言,常用的超声检测技术由于其依赖耦合剂的使用限制,使得其检测场合具有局限性。而电磁超声检测不仅具有传统超声检测的优势,同时又不需要耦合剂,所以电磁超声检测技术能够对铝板进行高效检测。本文首先对电磁超声接收和激发原理进行了理论分析和数学建模,又由于电磁超声过程复杂,涉及到电磁场和力场,所以本文对固体中的超声波进行了分析,着重分析了兰姆波和瑞利波,给出了兰姆波频散曲线绘制步骤。对基于洛伦兹力机理的EMAT进行了理论分析,并给出了二维直角坐标系耦合方程的弱形式。最终选定利用回折型线圈和永磁铁组合的方式制作了电磁超声换能器。由于电磁超声换能器效率低,所以需要研制大功率激励电路以及性能良好的接收电路。本文针对所设计的EMAT选用了UCC3895作为控制芯片,配合MOSFET功率放大电路产生大功率脉冲信号。在信号接收端使用AD620仪表放大器,配合无源滤波电路来实现对微弱信号的放大与调理。利用多物理场有限元分析软件COMSOL Multiphysics对EMAT激发过程进行仿真。在时域仿真中验证了在铝板内能够成功激发Lamb波,并在板内进行传播。以A/D采集卡为硬件基础,利用C#语言在Microsoft Visual Studio软件中搭建了数据采集系统,系统能够根据设计需求,实现信号数据的采集、显示、数据存储等功能。用所研制的电磁超声检测系统成功验证了铝板内兰姆波多模态的特性。通过分析频散曲线,找出可以使不同模态的群速度达到一致时所对应的频厚积,从而避免了兰姆波多模态和频散现象的影响。

关键词：电磁超声换能器兰姆波频散曲线 UCC3895

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涡流阵列检测缺陷的理论基础和仿真分析

北京理工大学学报 2018年第2期38卷 150-154页

作者：岳明明张卫民庞炜涵徐民东北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对独立研发的一套具有检测效率高且可大面积扫查涡流阵列检测技术的装置进行了系统研究.深入探讨了其工作的理论基础,并利用COMSOL有限元软件对系统进行了仿真分析.仿真结果显示该涡流阵列传感器可以对导体表面裂纹缺陷形状位置进行... 详细信息

针对独立研发的一套具有检测效率高且可大面积扫查涡流阵列检测技术的装置进行了系统研究.深入探讨了其工作的理论基础,并利用COMSOL有限元软件对系统进行了仿真分析.仿真结果显示该涡流阵列传感器可以对导体表面裂纹缺陷形状位置进行快速有效地判定,由此可对现实中评估裂纹缺陷起指导作用,促进实际缺陷检测的发展,提高实际缺陷检测的效率.

关键词：涡流阵列检测磁场理论仿真分析裂纹检测装置

基于科赫雪花图形激励装置的涡流传感器工作原理分析

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传感技术学报 2015年第10期28卷 1454-1458页

作者：陈国龙张卫民庞炜涵秦峰果艳王超北京理工大学机械与车辆学院北京100081

首次提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置涡流传感器,对这种传感器的工作原理和物理模型进行了深入的分析,分析表明,基于分形结构激励线圈的涡流传感器,在多处具有涡流叠加效应,随着科赫雪花图形阶次的提高,... 详细信息

首次提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置涡流传感器,对这种传感器的工作原理和物理模型进行了深入的分析,分析表明,基于分形结构激励线圈的涡流传感器,在多处具有涡流叠加效应,随着科赫雪花图形阶次的提高,这种涡流叠加效应越来越明显,分布密度不断增加,可以显著提高涡流传感器激励效果和检测灵敏度,从而提高对微小裂纹缺陷的检测能力。研制了实际装置,通过实验证了这一结论。

关键词：无损检测涡流检测分形几何科赫曲线

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光纤光栅传感器民机机载环境适应性分析方法

科学技术与工程 2022年第30期22卷 13548-13554页

作者：赵琳鲁明宇杨海楠庞炜涵马超中国商飞北京民用飞机技术研究中心/民用飞机结构与复合材料北京市重点实验室北京102211

严苛的机载环境条件严重影响着光纤光栅应变传感器在民机结构状态监测中的长期应用,为了评价光纤光栅应变传感器的机载环境适应性,从机载环境条件出发,提出以传感特性的灵敏度系数、线性度、零点漂移、温度系数作为评价光纤光栅应变传... 详细信息

严苛的机载环境条件严重影响着光纤光栅应变传感器在民机结构状态监测中的长期应用,为了评价光纤光栅应变传感器的机载环境适应性,从机载环境条件出发,提出以传感特性的灵敏度系数、线性度、零点漂移、温度系数作为评价光纤光栅应变传感器环境适应性的指标体系,设计了环境试验前后基于等强度梁的传感器有效性测试方法,分别采用涂层封装与非金属基底封装两种封装形式的光纤光栅传感器,经历14项环境试验后暴露其存在问题对环境适应性进行分析,试验结果表明提出的指标体系能有效地评价光纤传感器失效状态,从而验证了该环境适应性分析方法的可行性。

关键词：光纤光栅传感器机载环境环境适应性评价指标传感特性

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压力容器微泄漏点的非接触超声定位检测研究

仪表技术与传感器 2016年第2期 63-65页

作者：庞炜涵张卫民陈国龙果艳北京理工大学机械与车辆学院北京100081

文中研究了压力容器微小泄漏点的定位检测问题。基于FUS-40CR型超声传感器,研制了一套高灵敏度非接触超声测漏定位系统。该系统利用4个传感器实现了时差法的测漏定位,并利用Lab Windows/CVI软件编译了泄漏定位程序。利用该系统对设计的... 详细信息

文中研究了压力容器微小泄漏点的定位检测问题。基于FUS-40CR型超声传感器,研制了一套高灵敏度非接触超声测漏定位系统。该系统利用4个传感器实现了时差法的测漏定位,并利用Lab Windows/CVI软件编译了泄漏定位程序。利用该系统对设计的一个能够改变漏孔孔径和压力的小型压力罐进行了微小泄漏点的非接触定位检测实验。实验结果表明:在罐内气压为0.6 MPa、漏孔直径不小于0.2 mm的情况下,可以得到满意的定位测试结果。

关键词：压力容器微小泄漏超声定位监测时差法超声传感器

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一种电磁超声传感器的研制

仪表技术与传感器 2017年第7期 20-23,44页

作者：庞炜涵张卫民高玄怡陈国龙北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学信息与电子技术学院北京100081

运用电磁超声检测原理研制了一种电磁超声传感器。为了使激励电源具有多种参数可调、输出功率大等特性,高频脉冲电源使用UCC3895作为信号源,IR2110作为全桥可逆电路驱动芯片。换能器结构采用永磁式磁铁与回折型线圈组合。利用Matlab绘... 详细信息

运用电磁超声检测原理研制了一种电磁超声传感器。为了使激励电源具有多种参数可调、输出功率大等特性,高频脉冲电源使用UCC3895作为信号源,IR2110作为全桥可逆电路驱动芯片。换能器结构采用永磁式磁铁与回折型线圈组合。利用Matlab绘制了铝板中兰姆波频散曲线,通过选取合适的频厚积从而在铝板中激发特定模式的超声波。通过实验证明了该传感器在铝板中能够很好地激发出超声波并且能够接收到信号。

关键词：电磁超声全桥逆变 UCC3895 频散曲线

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涡流阵列检测技术的研究进展现状分析

机械制造与自动化 2018年第1期47卷 181-183页

作者：张卫民岳明明庞炜涵徐民东陈国龙北京理工大学机械与车辆学院北京100081

简要介绍了阵列涡流检测技术研究进展和应用情况,指出阵列涡流传感器是涡流检测技术的一个新的发展方向,在重要机械零部件和关键结构监测中具有广泛应用前景。提出了一种检测小曲率曲面零件的新型阵列式检测技术方案和结构设计方案。

关键词：检测涡流传感器阵列式检测结构研究现状

结构状态监测技术飞行应用的若干问题与关键技术

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航空科学技术 2020年第7期31卷 88-94页

作者：高丽敏杨海楠赵琳马超庞炜涵鲁明宇张君一朱凯歌中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211 民用飞机结构与复合材料北京市重点实验室北京102211

在民机结构设计、制造、飞行及地面维护的全生命周期,特别是在地面试验与飞行测试中,越来越需要通过采集与处理能反映结构状态的数据,对结构状态进行实时监测与分析。为了推进结构状态监测技术的应用,本文对传感器、黏结剂、线缆、接头... 详细信息

在民机结构设计、制造、飞行及地面维护的全生命周期,特别是在地面试验与飞行测试中,越来越需要通过采集与处理能反映结构状态的数据,对结构状态进行实时监测与分析。为了推进结构状态监测技术的应用,本文对传感器、黏结剂、线缆、接头和设备的设计及安装等方面进行了研究,分析了系统的性能、环境、安全性、可靠性和维修性要求,提出了实现飞行应用所需要完成的工作及部分应对策略,以期解决结构状态监测系统在民机应用方面的问题,推动其在飞行测试及型号中的应用。

关键词：结构状态监测飞行应用环境要求可靠性安全性维修性

在现实主义和现代主义的视野里寻求和谐生存之道——论D·H·劳伦斯的《儿子与情人》

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学术界 2010年第12期 223-229页

作者：庞炜安徽医科大学外语教研室安徽合肥230032

D.H.劳伦斯在小说《儿子与情人》中,通过批判现实主义手法描述了主人公保罗的爱情悲剧和家庭悲剧,揭示了英国工业文明对自然环境及人类和谐生存状态的破坏。同时,作为一个现代主义作家,劳伦斯探索了人的潜意识及如何在现代文明中构建和... 详细信息

D.H.劳伦斯在小说《儿子与情人》中,通过批判现实主义手法描述了主人公保罗的爱情悲剧和家庭悲剧,揭示了英国工业文明对自然环境及人类和谐生存状态的破坏。同时,作为一个现代主义作家,劳伦斯探索了人的潜意识及如何在现代文明中构建和谐生存之道。劳伦斯认为,人类只有与自然界保持和谐的关系、重建两性之间和谐、自然的关系,才能克服现代文明社会带来的弊端,实现生存状态的和谐。劳伦斯对人类生存困境的探索不仅为同时代人提供了获得救赎的全新思路,在当今呼唤和谐社会的时代,仍为我们提供了有益的借鉴。

关键词：劳伦斯现实主义现代主义和谐生存