硕士论文-电涡流检测的正向问题研究及检测系统的通信设计

浙江大学信息科学与工程学院硕士学位论文电涡流检测的正向问题研究及检测系统的通信设计姓名：武海鑫申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：周泽魁;黄平捷20070610电涡流检测的正向问题研究及检测系统的通信设计作者：武海鑫学位授予单位：浙江大学信息科学与工程学院相似文献(10条)1.学位论文黄平捷多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术研究2004多层导电结构厚度与缺陷检测是航空航天、核电、石油、制造等许多重要应用领域急需解决的问题.本文在分析了国内外多层导电结构电涡流检测技术研究现状的基础上,结合某国防军工项目,开展了多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术的研究.第一章介绍了无损检测在各个领域的应用情况,综述了电涡流无损检测的理论及应用技术的研究现状,详细介绍了多层结构厚度与缺陷电涡流检测技术的研究进展和现状,结合某国防军工项目,提出了本文的研究内容,给出了论文的总体框架和创新点.第二章研究了多层导电结构厚度电涡流检测正向问题.以轴对称时谐电磁场边值问题及其性质研究为基础,引入矢量磁位,采用分离变量法和矩阵计算方法,推导出了均匀密绕有限截面圆柱形线圈置于N层导电结构上方时易于应用的探头阻抗变化数学模型.第三章建立了多层厚度电涡流检测仿真器并进行了仿真研究.首先分析了阻抗变化数学模型,其次研究其求解方法和计算的两个难点:Bessel函数积分的计算方法及广义积分上下限的确定方法;在此基础上,建立了多层结构厚度电涡流检测仿真器;仿真研究了探头参数(内半径、长度、提离)以及单层板、金属基体上导电涂层、多层结构厚度变化对探头阻抗变化的影响规律;仿真研究了探头激励频率优选方法;最后将厚度检测的仿真结果和实验结果进行了比较,验证了阻抗数学模型和仿真工作的正确性和可行性.第四章研究了多层厚度电涡流检测的反演模型和算法.首先介绍了多频电涡流检测的原理,其次研究了最小二乘数值优化反演模型、BP神经网络反演模型以及RBF神经网络反演模型及其算法,然后根据实际检测的数据进行了反演计算,比较了反演的效果,并进行了优选.第五章研究了多层导电结构缺陷电涡流扫描检测技术.第六章研究了多层导电结构缺陷电涡流检测信号预处理技术.根据探头的信号,利用小波多分辨分解及重构和小波包分析技术去除各种噪声,并进行了消噪效果对比和优选.第七章介绍了所研制成功的多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测实验系统,并研究了关键的软硬件技术.第八章概括了本文的主要研究内容和创新点,并对于多层结构厚度与缺陷电涡流检测进行了展望.2.期刊论文路梅电缆偏芯电涡流检测中的电磁场数值模拟-佳木斯大学学报(自然科学版)2002,20(4)采用截断法,设定一圆形虚拟边界将电缆偏芯电涡流检测中的无限区域涡流场截断为有限区域,并在这一有限区域内,运用有限元方法(FEM)对其电缆偏芯电涡流检测中的电磁场进行了数值模拟,得出了电磁场的分布.3.学位论文蔡清华金属基多层板厚电涡流动态检测技术与系统研究2006本文是在国家自然科学基金项目“多层导电结构深层缺陷电涡流定量化检测与评估的新方法研究”(编号：50505045)，以及浙江双飞无油轴承有限公司的科研项目“制板流水线多层板厚电涡流在线检测系统研究的基础上展开研究的。本论文研究的主要内容及章节安排如下：第一章阐述了多层板厚度检测的现实意义和研究价值，概述了电涡流无损检测技术的发展及应用现状，并综述了虚拟仪器技术的发展及应用。最后结合科研项目提出了本论文的研究内容，给出了论文的总体框架。第二章采用基于阻抗分析的方法，介绍了电涡流厚度检测基本理论，研究了相关的深层厚度电涡流检测技术及多频涡流检测技术。最后给出了一种电涡流检测中放置式探头的有效磁导率及特征频率的计算及选取方法。第三章介绍了巨磁电阻效应的原理及应用，并在分析巨磁电阻(GiantMagnetoresis．tance，GMR)传感器原理的基础上，结合深层涡流检测技术提出了一种新的电涡流检测方法，并给出了基于GMR传感器的多层板厚电涡流检测装置的设计方案。第四章以电涡流检测方法为理论基础，通过引入矢量磁位，建立了四层板厚检测的涡流场模型，并推导了该模型中探头散射场阻抗表达式。最后通过实验验证了该模型的合理性。第五章结合制板流水线多层板厚在线检测系统的需求分析，提出了该系统的设计方案。最后选择虚拟仪器开发平台，并在此平台上构建了系统的总体框架。第六章在虚拟仪器平台上，应用图形化编程语言L,abVIEW及COM组件混合编程技术，采用模块化的编程思想，开发了制板流水线在线检测原型系统。第七章对全文的研究及开发工作进行了总结，并结合课题对多层板厚电涡流检测技术进行了展望。4.期刊论文贾永平.丁天怀.王鹏.JIAYong-ping.DINGTian-Huai.WANGPeng曲面体间隙电涡流检测的有限元分析-传感技术学报2005,18(2)为研究曲面体间隙电涡流检测受目标导体曲率的影响,基于电磁场有限元分析方法对平面线圈用于不同曲率目标导体间隙测量时的交流阻抗进行了数值计算,得到了线圈的归一化阻抗平面图,并讨论了由于曲率不同引起的数据误差处理方法,为曲面体间隙的准确测量提供了理论依据.计算结果表明:保持线圈位置曲面体间的平均间隙不变,当目标导体曲率不同时,平面线圈的归一化阻抗变化近似为一条直线,随曲率增大,线圈的归一化阻抗将沿着远离零曲率点的方向变化,且凹面和凸面时远离的方向相反.5.学位论文黄平捷多层导电结构深层缺陷电涡流无损检测与评估的新方法研究2006针对航空航天、核电和石油化工等许多重要领域急需解决的多层导电结构里层和深层缺陷检测问题，应用低频和高频激励相结合的多频电涡流检测(ECT)原理，引入新型巨磁电阻磁场传感器，构建多层导电结构深层缺陷(腐蚀、气隙、裂纹等)新扫描检则系统，以实现多层结构里层、深层缺陷的高灵敏度、定量化(深度、形状与尺寸)检测，对于促进ECT检测的技术进步，提高检测水平，增强机器产品运行安全性，消除事故隐患，具有重要的科学意义与应用价值。本文的研究工作如下：(1)简要介绍电涡流检测技术的概况，并结合国家自然科学基金项目，提出了多层导电结构深层缺陷无损检测的研究课题，介绍了本课题组所采用的技术路线及研究进展，提出了本文的研究内容；(2)研究应用于多层导电结构深层缺陷电涡流检测的有限元正向模型及其仿真技术；并基于ANSYS软件，编制APDL程序；结合两层铝板结构内部缺陷的电涡流检测，仿真计算其电磁场变化情况，给出电磁场矢量磁位、磁感应强度矢量解和单元解的分布和变化的仿真结果；(3)深入地研究了巨磁电阻效应的原理和二流体解释模型，介绍了多层膜巨磁电阻材料、结构、影响因素及其应用前景，提出了将巨磁电阻传感器应用于电涡流检测的可行性和优越性；(4)提出将巨磁电阻传感器应用到电涡流检测中，并提出了基于巨磁电阻的三种电涡流探头结构设计方案；对巨磁电阻芯片进行了选取和性能分析；(5)介绍了基于巨磁电阻传感器的新型电涡流扫描检测系统原理及激励信号源电路的设计，并分析了检测系统的特点和优点。6.学位论文范孟豹多层导电结构电涡流检测的解析建模研究2009在航空航天、核工业等重要领域对多层导电结构的无损检测与定量化评估需求非常迫切。基于电磁感应定律的电涡流检测技术以其速度快、成本低、非接触等优点成为首选技术之一。在分析了国内外电涡流检测解析建模的基础上，本文围绕多层导电结构电涡流检测的解析建模理论及求解技术开展研究，主要创新点有：br　　(1)建立了多层导电结构谐波涡流场的积分解析模型。在建模过程中，将空间电磁场看作线圈激励场和涡流场的叠加效应，而导电结构的参数变化仅影响涡流场。这个观点的应用简化了涡流场的积分解析模型及其求解过程。与传统的解析模型相比，本文建立的涡流场积分解析模型更清晰，模型求解更简单。br　　(2)建立了多层导电结构谐波涡流场的级数解析模型。传统谐波涡流场解析模型为积分模型的根本原因是涡流场问题的求解域为无穷大。在分析涡流场空间分布特性的基础上，发现导电结构涡流场主要分布在有限半径的圆柱体空间内，据此分别应用Dirichlet和Neumann边界条件将涡流场问题的求解域从无穷大减小为有限半径的圆柱体，从而建立了多层导电结构谐波涡流场的级数解析模型。数值计算结果表明，通过设置适当的求解区域半径及求和项数，级数解析模型的精度可与积分解析模型的精度相当，但计算效率显著提高，精度调整也更方便。br　　(3)提出了基于反射—透射理论的多层导电结构谐波涡流场解析模型的求解方法。与传统的基于Cheng矩阵法建立的模型相比，利用本文提出的新方法建立的解析模型具有模型参数物理意义明确、可靠性和计算效率更高等优点。此外，Luquire应用归纳法建立的线圈阻抗变化量的积分解析模型虽然应用效果良好，但迄今尚未得到数学证明。利用本文提出的新方法证明了Luquire建立的线圈阻抗变化量的积分解析模型。br　　(4)建立了基于Fourier和Laplace反变换的多层导电结构脉冲涡流场的时域解析模型。在基于Fourier反变换的脉冲涡流场时域解析模型中通过引入衰减因子减小Gibbs效应对模型精度的影响。在基于Laplace反变换的脉冲涡流场时域解析模型中，分别提出了基于解析和数值求解Laplace反变换的建模方法。最后，应用卷积定理将建立的脉冲涡流场时域解析模型推广到了任意激励下瞬态涡流场的时域解析模型。本文围绕多层导电结构涡流场的解析建模开展研究，研究工作有利于理解电涡流检测机理、建立快速准确的仿真器、提高仪器性能以及构建反演模型，从而提高多层导电结构br　　电涡流检测的能力。关键词：多层导电结构、电涡流检测、涡流场、解析模型、线圈阻抗变化量、反射—透射理论、傅立叶反变换、拉普拉斯反变换7.期刊论文蒋齐密.张新访.刘土光.周济.JiangQimi.ZhangXinfang.LiuTuguang.Zhouji电涡流检测系统中的电磁场仿真-计算机仿真2000,17(5)为了考察电涡流检测系统中电涡流及感应磁场的分布特征,以便为检测系统的参数设置提供依据,文中以电涡流传感器正对一足够大的圆柱零件的检测情形为例,建立了轴对称似稳交变电磁场的有限元仿真分析模型,并以条件变分法给出了电涡流检测系统仿真分析所必需的计算公式,从而将检测系统三维涡流场的一般问题转化为二维似稳交变电磁场问题.最后,给出电涡流所产生的感应磁场的仿真分析结果.8.学位论文欧阳洲抽油杆裂纹的电涡流检测2002本文首先介绍了无损检测技术的几种典型方法，并给出了抽油杆裂纹检测这个课题的背景，通过同其它几种无损检测技术的比较，给出了电涡流技术的优越性。然后从电磁场理论中的麦克斯韦方程出发，结合裂纹的理想模型，从理论上证明了电涡流多频率多参数检测技术在抽油杆裂纹检测中的可行性。在硬件设计方面，本文通过与传统的电涡流检测方法进行比较，提出了一种新颖的采用强激励源的电涡流检测方案。阐述并讨论了带通模拟滤波器的设计方法，详述了巴特沃斯带通滤波器的设计步骤以及等电感带通滤波器的设计方法，并结合本课题的设计要求，给出了80C196KC单片机检测系统的硬件结构图。在数据拟合方面，采用改进的BP神经网络对数据进行拟合，很好地解决了本课题中所涉及的多个相互耦合的被测参数的解耦问题，同常规BP神经网络数据拟合相比，减小了计算量，节省了检测系统在检测过程中的计算时间。在软件设计方面，本文首先讨论了软件设计的基本原则，接着把软件设计模块化，并给出了各自的程序框图，在软件设计部分的最后，论文给出了本测量系统中微处理系统在运行过程中可能出现的一些问题及其解决方法，以及软件抗干扰措施。9.学位论文单伟刚汽车纵梁冲压裂纹在线检测系统2007纵梁是载重汽车底盘上重要的部件，纵梁的可靠性直接决定着运输过程中的稳定安全，纵梁通常用16Mn高强度热轧钢板经冲压弯曲成形和冲孔两道工序制成。在冲压折弯过程中，由于材质、应力等问题会使板材折弯处出现裂痕。研制一种智能检测系统来提高裂纹检测的生产效率和准确度。对于推动我国汽车工业的发展和实际生产都有重大的