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水下结构物磁检测新技术研究进展

制造业自动化 2007年第4期29卷 89-90页

作者：郭志红郑贤斌中国石油规划总院环保与安全研究所北京100083

本文重点阐述了满足水下结构物检测要求的磁检测新技术,如磁粉检测技术、涡流检测技术、漏磁场检测技术、交流电磁场检测技术、磁记忆检测技术、Magfoils磁膜检测技术等。本文分析了磁检测新技术现状,并指出当前研究中所存在的问题及其... 详细信息

本文重点阐述了满足水下结构物检测要求的磁检测新技术,如磁粉检测技术、涡流检测技术、漏磁场检测技术、交流电磁场检测技术、磁记忆检测技术、Magfoils磁膜检测技术等。本文分析了磁检测新技术现状,并指出当前研究中所存在的问题及其发展方向。

关键词：水下结构物交流电磁场检测金属磁记忆检测 Magfoils磁膜检测

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三种电磁无损检测方法综述

测控技术 2012年第3期31卷 1-4页

作者：何敏柴孟阳上海海事大学物流工程学院电气自动化系上海200135

以材料电磁性能变化为依据,对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法统称为电磁无损检测法,其基本原理是电磁场理论。对传统的涡流检测以及近年来发展起来的交流电磁场检测和电磁层析成像检测等三种方法的原理、系统结构、应... 详细信息

以材料电磁性能变化为依据,对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法统称为电磁无损检测法,其基本原理是电磁场理论。对传统的涡流检测以及近年来发展起来的交流电磁场检测和电磁层析成像检测等三种方法的原理、系统结构、应用范围等进行了详细介绍,并分析了它们各自的特点,为综合应用和发展这几种电磁无损检测方法提供了一定的参考。

关键词：电磁无损检测涡流检测交流电磁场检测电磁层析成像

基于ACFM的油管缺陷在线检测实验平台设计与测试

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实验技术与管理 2017年第2期34卷 136-139页

作者：李伟杨伟超袁新安马维平中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术中心山东青岛266580

针对油管缺陷检测实验不稳定、自动化程度较低等问题,采用LabVIEW数据采集处理技术和虚拟仪器软件体系结构串口通信技术,设计了基于交流电磁场检测技术的油管缺陷在线检测实验平台,并开展相关测试,实现了实验室条件下油管表面缺陷的高... 详细信息

针对油管缺陷检测实验不稳定、自动化程度较低等问题,采用LabVIEW数据采集处理技术和虚拟仪器软件体系结构串口通信技术,设计了基于交流电磁场检测技术的油管缺陷在线检测实验平台,并开展相关测试,实现了实验室条件下油管表面缺陷的高精度自动化检测。采用LabVIEW虚拟控制面板能够同时控制台架运动和缺陷特征信号的采集、处理和动态实时显示,节约了硬件成本,降低实验教学课时。

关键词：油管缺陷交流电磁场检测再线检测实验教学 LabVIEW

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ACFM检测系统的信号调理电路

仪表技术与传感器 2013年第1期 74-78页

作者：李兵任尚坤周瑞琪南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

根据交流电磁场检测(简称ACFM)的信号特征,设计了一种用于ACFM检测系统的信号调理电路。该电路由低噪声的程控放大、自适应带通滤波、后级可调放大和真有效值转换四部分组成。经试验验证,该信号调理电路适用范围宽、检测精度高、可获得... 详细信息

根据交流电磁场检测(简称ACFM)的信号特征,设计了一种用于ACFM检测系统的信号调理电路。该电路由低噪声的程控放大、自适应带通滤波、后级可调放大和真有效值转换四部分组成。经试验验证,该信号调理电路适用范围宽、检测精度高、可获得理想的检测信号特征曲线,且工作稳定可靠,可用于高性价比的ACFM检测仪器中。

关键词：交流电磁场检测信号调理电路特征曲线

基于ACFM的缺陷可视化检测实验系统设计与测试

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实验室研究与探索 2021年第9期40卷 76-79页

作者：袁新安赵建超李伟张广泰李肖中国石油大学(华东)海洋石油装备与安全技术研究中心山东青岛266580 中海油能源发展股份有限公司天津300452

采用隧道磁阻磁场传感器研制高灵敏度检测探头,构建一套结构缺陷交流电磁场(ACFM)可视化检测系统。基于PC104嵌入式平台集成信号采集、处理、存储及辅助硬件模块,提出基于梯度场的缺陷形貌可视化反演算法,借助LabVIEW与Matlab混合编程... 详细信息

采用隧道磁阻磁场传感器研制高灵敏度检测探头,构建一套结构缺陷交流电磁场(ACFM)可视化检测系统。基于PC104嵌入式平台集成信号采集、处理、存储及辅助硬件模块,提出基于梯度场的缺陷形貌可视化反演算法,借助LabVIEW与Matlab混合编程方式开发缺陷形貌可视化检测软件,开展缺陷交流电磁场可视化检测实验。实验结果表明:该检测系统能够测量缺陷周围垂直方向畸变电磁场,基于梯度场的缺陷形貌可视化反演算法可由垂直方向畸变磁场图像获取缺陷表面轮廓,实现结构缺陷的可视化显示。

关键词：可视化缺陷形貌交流电磁场检测

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基于ACFM亚表面缺陷识别技术研究

基于ACFM亚表面缺陷识别技术研究

作者：张传荣中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

本论文结合国家自然科学基金项目:基于激励阵列的ACFM缺陷可视化检测技术与应用研究（50905187）、中央高校基本科研业务费专项资金资助项目:基于ACFM的亚表面缺陷检测系统设计与研究（14CX06064A）,建立了脉冲激励下ACFM亚表面缺陷电... 详细信息

本论文结合国家自然科学基金项目:基于激励阵列的ACFM缺陷可视化检测技术与应用研究（50905187）、中央高校基本科研业务费专项资金资助项目:基于ACFM的亚表面缺陷检测系统设计与研究（14CX06064A）,建立了脉冲激励下ACFM亚表面缺陷电磁耦合分析模型,确定用于判定识别ACFM亚表面缺陷特征量,对不同脉冲激励参数对检测精度的影响进行仿真分析,并对亚表面缺陷检测探头进行设计优化,采用软硬件相结合的方法,设计开发ACFM亚表面缺陷检测系统,对系统进行实验测试,研究分析缺陷智能识别方法,实现对亚表面缺陷智能识别。根据ACFM检测原理和数值分析,对ACFM亚表面缺陷检测数值模型和缺陷的计算方法进行研究,并且基于电磁耦合分析技术,分别建立ACFM亚表面缺陷场路模型和电路模型,构建脉冲激励下交流电磁场检测亚表面缺陷电磁耦合精细化仿真模型,对被测工件表面电磁场分布及检测线圈感应电压信号进行分析研究,确定ACFM亚表面缺陷量化识别的缺陷特征量,为不同脉冲激励信号参数对亚表面缺陷检测特征信号的影响分析及后续信号发生器的设计提供了理论依据。在ACFM亚表面缺陷电磁耦合模型的基础上,为了提高亚表面缺陷特征信号强度,提高亚表面缺陷检测精度,对ACFM亚表面缺陷检测激励信号参数进行研究,对不同脉冲激励参数进行频谱分析,并仿真分析脉冲激励信号幅值、频率和占空等参数缺陷信号特征量的影响,确定用于亚表面缺陷检测系统的最佳激励参数,并在此基础上对脉冲激励信号发生器进行设计制作,为后续ACFM亚表面缺陷高精度检测提供先验知识。以ACFM亚表面缺陷特征信号为出发点,在ACFM表面缺陷检测系统的设计经验上,对ACFM亚表面缺陷系统进行整体设计。对ACFM亚表面缺陷检测激励探头结构和检测探头提离效应进行仿真分析,依据仿真分析的结果,设计亚表面缺陷检测探头,同时完成信号调理电路及数据采集卡等硬件设计及选型,并基于LABview平台,开发用于智能识别亚表面缺陷检测软件,采用软硬件相结合的方法,搭建一套完整的ACFM亚表面缺陷检测系统,为实验测试和工程应用奠定基础。针对实验室真实人工裂纹缺陷,对ACFM亚表面缺陷检测系统进行测试研究,提取实际测试缺陷信号,对缺陷信号进行信号处理,对不同亚表面缺陷的信号变化规律进行研究,提出ACFM亚表面缺陷智能判断方法,对亚表面缺陷检测系统的提离效应开展研究,结果表明,所搭建的亚表面检测系统能够智能判别亚表面缺陷,具有较高的检测精度。

关键词：交流电磁场检测亚表面缺陷检测参数仿真分析系统设计缺陷识别

基于高分辨率磁传感器阵列的缺陷成像智能检测技术研究

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基于高分辨率磁传感器阵列的缺陷成像智能检测技术研究

作者：刘阳中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

结构缺陷的形貌成像和智能判定一直是无损检测领域的研究热点和技术难点,本文基于交流电磁场检测技术,探究缺陷形貌和扰动电流之间的正反演关系,提出基于Tikhonov正则化的缺陷形貌成像方法,并发明基于RCNN的缺陷智能判定算法,最后搭建... 详细信息

结构缺陷的形貌成像和智能判定一直是无损检测领域的研究热点和技术难点,本文基于交流电磁场检测技术,探究缺陷形貌和扰动电流之间的正反演关系,提出基于Tikhonov正则化的缺陷形貌成像方法,并发明基于RCNN的缺陷智能判定算法,最后搭建了一套完整的集阵列探头—仪器—缺陷成像智能检测软件为一体的交流电磁场高分辨率成像智能检测系统,最终实现了结构缺陷的形貌高分辨率成像和智能判定,为结构的智能检测和可视化评估提供重要的方法和手段。论文主要从如下4个方面展开:(1)交流电磁场阵列仿真模型建立与研究基于交流电磁场检测技术的基本原理,建立交流电磁场阵列有限元仿真模型,分析结构缺陷对感应电流的扰动规律,并对传感器数量、间距、排布方式等参数进行优化设计,为缺陷形貌成像算法和高分辨率阵列探头的设计奠定基础。(2)基于Tikhonov正则化方法的缺陷反演智能判定算法建立畸变磁场和扰动电流之间的逆问题模型,应用Tikhonov正则化方法,利用感应磁场重构缺陷周围扰动电流,进而实现缺陷几何特征的重构,在此基础上,利用不同角度裂纹、不同直径腐蚀的缺陷验证缺陷成像算法的可行性,并建立不同缺陷的图像库,开发基于RCNN的缺陷智能识别算法,最终形成一套缺陷形貌成像和智能判定方法。(3)基于高分辨率磁传感器阵列的缺陷成像智能检测系统开发基于仿真结果,优选高分辨率磁传感器,设计并制作高分辨率阵列检测探头,设计开发多路复用模块、放大滤波模块,并根据检测仪器的设计需求,对其他硬件进行选型,并开发缺陷成像智能检测软件,最终形成一套完整的集阵列探头—仪器—智能可视化软件为一体的检测系统。(4)基于高分辨率磁传感器阵列的缺陷成像智能检测系统测试利用搭建完成的交流电磁场高分辨率磁传感器阵列的缺陷成像智能检测系统,对不同材料中的裂纹和腐蚀缺陷进行检测实验,验证基于Tikhonov正则化方法的缺陷反演成像算法,并对训练完成的RCNN模型进行准确度测试,实现缺陷实时检出以及表面形貌反演,对缺陷分类准确度达100%,对缺陷智能判定的置信度达85%以上。

关键词：交流电磁场检测高分辨率磁传感器阵列多路复用缺陷成像 RCNN

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奥氏体不锈钢表面裂纹方向检测方法研究

奥氏体不锈钢表面裂纹方向检测方法研究

作者：闫梁中国矿业大学

学位级别：硕士

奥氏体不锈钢具有较好的强度、可塑性与耐腐蚀性,在工程设备行业应用广泛。奥氏体不锈钢结构在生产与服役过程中受制造工艺与工作环境影响,表面易产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂,进而形成走向不规则的裂纹缺陷。表面不规则裂纹在外力作用... 详细信息

奥氏体不锈钢具有较好的强度、可塑性与耐腐蚀性,在工程设备行业应用广泛。奥氏体不锈钢结构在生产与服役过程中受制造工艺与工作环境影响,表面易产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂,进而形成走向不规则的裂纹缺陷。表面不规则裂纹在外力作用下可迅速聚集、扩展,最终引起结构失效。奥氏体不锈钢材料具有非铁磁、导电弱、晶粒粗大等特性,采用交流电磁场检测方法来检测不锈钢裂纹缺陷是一种很有效的手段。对不锈钢构件进行交流电磁检测时,裂纹的走向是未知的。为了确定裂纹方向,通常采用常规电磁检测技术,该技术需要多方向扫查,降低了检测效率,甚至会出现漏检的现象。目前研究较多的涡流阵列检测技术,探头尺寸较大、系统激励原理复杂,设备昂贵。本文在交流电磁场检测的基础上,设计了新型正交三角传感器,推导了裂纹方向判定公式,提出了任意方向裂纹检测新方法。主要工作内容如下:1.建立了奥氏体不锈钢表面裂纹交流电磁场检测有限元仿真模型,搭建了基于双U型激励和隧道磁阻传感器的裂纹检测系统。分析了激励参数对磁场的影响,研究了裂纹长度、宽度、深度、方向与磁场幅值的变化规律。将仿真结果与实验信号对比,误差不超过10%,验证了模型正确性。2.提出了基于“双轴法”裂纹方向判定方法,选取B、B作为任意方向裂纹与方向判定特征,推导了旋转磁场下裂纹方向判定公式,分析了传感器敏感轴、裂纹尺寸对磁场信号影响,确定了裂纹方向与磁场幅值的变化关系,提出了不同方向裂纹的检测方法和方向判定方法,结果显示最大判定误差不超过8.4°。3.提出了基于三轴磁场特征的裂纹方向判定方法,分析了裂纹宽度对磁场畸变信号影响,量化了裂纹宽度引入的“双轴法”裂纹方向判定误差,推导了基于三轴磁场特征的裂纹方向判定公式,提高了裂纹方向判定精度。仿真和实验结果表明,利用三轴磁场分量B、B、B波谷特征可以实现裂纹方向判定,判定误差不超过3.4°。4.创新设计了用于检测奥氏体不锈钢表面斜裂纹检测的新型双激励探头。基于理论模型和试验系统研究了裂纹走向和裂纹宽度对传感器拾取磁场幅值的影响规律,研究了裂纹方向判定方法。仿真和实验结果表明,利用磁场分量B、B畸变特征能够以相同的灵敏度检测出试件表面尺寸为15mm×0.2mm、深度大于3mm的裂纹,实现裂纹方向判定。本文含有图72幅,表6个,参考文献90篇。

关键词：交流电磁场检测裂纹缺陷正交激励磁场传感器裂纹方向

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实时高精度ACFM裂纹状态监测系统研究

实时高精度ACFM裂纹状态监测系统研究

作者：屈萌中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

本论文基于交流电磁场裂纹高精度定量检测技术,围绕金属结构物关键部位实时高精度裂纹状态监测及预警技术和应用系统展开研究。通过实时监测设备的关键部位在服役期间的缺陷状态,量化缺陷尺寸并评估其扩展状态,实现缺陷状态的在线自动... 详细信息

本论文基于交流电磁场裂纹高精度定量检测技术,围绕金属结构物关键部位实时高精度裂纹状态监测及预警技术和应用系统展开研究。通过实时监测设备的关键部位在服役期间的缺陷状态,量化缺陷尺寸并评估其扩展状态,实现缺陷状态的在线自动诊断与预警,为机械设备制定早期维修或改装、延寿方案及相应的决策优化提供缺陷状态数据,以确保机械设备的安全运行。该实时高精度ACFM裂纹状态监测系统将填补国内ACFM在线无损监测领域的空白,推动ACFM监测技术向自动化、可视化与无损评价方向发展。本论文的主要内容及研究成果如下:(1)监测系统策略机制设计根据实时高精度ACFM裂纹状态监测系统需求搭建监测系统网架,基于机械设备产品寿命周期符合浴盆曲线的特性研究设计了监测系统策略机制,根据缺陷实时识别模块和系统风险评估模型实现ACFM裂纹状态监测系统的自适应循环运作。同时,对监测系统阵列传感器的结构与布置进行分析与设计,确定监测系统的固定监测与扫描监测两种方式及其采样数据的组合算法。(2)监测系统缺陷识别与预警设计基于ACFM场-路耦合探头运动仿真模型所得的检测线圈X、Z电压值数据库,分析并提取检测线圈X电压值对应的能量谱曲线阈值Q,结合检测线圈Z相对相位峰值相差180o的特性,设计监测系统裂纹自动诊断算法,同时根据仿真数据库与实验测试数据分别建立阈值计算BP-GA模型和缺陷尺寸量化BP-GA模型,为风险评估模块提供裂纹预警的缺陷数据库。另外,论文对监测系统管道风险评估模型的建立做了详细的描述。(3)自动化高精度软硬件系统设计及试验测试基于ACFM检测技术,融合可控监测移动平台和拉线式位移传感器硬件设备,选用NI USB6531采集卡实现采集程序的简便开发并提高采样精度,利用LABVIEW软件实现系统控制子系统和缺陷识别子系统的模块化设计。基于VISA和DAQmax函数设计一步一采方式的采样程序,实现监测系统的自动化等空间同步采集裂纹位置与磁场畸变信息。最后,将实时高精度ACFM裂纹状态监测系统应用于含人工裂纹的钢板与管道试件,验证该监测系统具有实时高精度缺陷识别、预警及自适应调整监测模式的性能。

关键词：交流电磁场检测电磁-电路耦合监测策略机制监测阈值 LABVIEW PLC 风险评估 BP-GA