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钢板脉冲涡流检测技术研究

作　者: 裴磊
导　师: 杨理践
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 脉冲涡流 集肤效应 大电流脉冲 霍尔传感器 小波滤噪 同步采样
分类号: TH878
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


无损检测技术是在不破坏试件完整性和各种性能的前提下,检测金属试件的组织状态和物理性能,查明金属试件表面、近表面和亚表面及内部各种缺陷的技术。脉冲涡流检测方法属于电磁无损检测范围,这种检测方法无污染,频谱宽,不需要耦合介质,检测速度快,在近表面和亚表面的检测和定量评估方面表现出巨大优势并得到科研人员的充分肯定。然而,由于集肤效应的存在,脉冲涡流检测技术只能准确反映距检测面5mm以内的缺陷,这成为了脉冲涡流检测较厚导体深层缺陷的瓶颈。本文细致考虑脉冲涡流渗透深度的影响因素,以增强激励电流为突破口进行了论证并加以实验验证。系统采用对低压大功率电源斩波的方式产生大电流脉冲。采用在10mm厚钢板上加工不同规格矩形槽的方法模拟钢板裂纹缺陷。设计圆柱形探头进行钢板表面和近表面检测,采用激励线圈缓慢放电的方式；设计矩形探头进行钢板亚表面检测,采用激励线圈瞬间放电的方式。采用两片霍尔传感器以差分方式采集脉冲涡流瞬态感应电压信号,用仪表放大器AD620进行放大。滤波后用数据采集卡采集信号,对脉冲涡流瞬态感应电压信号进行小波滤噪和幅值归一化。以LabView为平台用同步采样法对钢板实时扫描探伤。实验结果证明,小波滤噪效果较好,对信号幅值进行归一化能更直观地反映不同深度缺陷曲线的相互关系,脉冲涡流瞬态感应电压的幅值能够反映较厚钢板表面和亚表面缺陷的深度,实时扫描程序可以准备判断10mm厚钢板缺陷。实验结果验证了采用大电流激励方法检测较厚钢板的有效性,系统性能稳定,抗干扰能力强,完成了预定的研究目标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 无损检测技术(NDT)概述  9
  1.2 涡流检测技术概述  9-10
  1.3 脉冲涡流检测的技术特点  10-11
  1.4 国内外脉冲涡流检测技术的发展现状  11-13
    1.4.1 国外研究现状  11-12
    1.4.2 国内研究现状  12-13
  1.5 论文的主要工作和章节安排  13-14
    1.5.1 论文的主要工作  13
    1.5.2 论文的章节安排  13-14
第二章 脉冲涡流检测技术的理论研究  14-18
  2.1 脉冲涡流检测原理  14-16
  2.2 涡流检测技术的趋肤效应  16
  2.3 脉冲涡流检测技术的渗透深度分析  16-17
  2.4 本章小结  17-18
第三章 脉冲涡流检测系统构成  18-36
  3.1 斩波电路的设计  19-21
  3.2 检测探头设计  21-26
    3.2.1 传感器的选择  21-22
    3.2.2 激励线圈的设计  22-23
    3.2.3 传感器的安装  23-26
  3.3 实验钢板的选择及缺陷的制作  26-28
  3.4 放大电路  28-30
  3.5 滤波电路  30-33
    3.5.1 RC有源滤波器简介  30-31
    3.5.2 RC有源滤波器设计步骤  31-33
  3.6 数据采集卡  33-35
    3.6.1 数据采集卡简介  33
    3.6.2 数据采集卡选型  33-34
    3.6.3 数据采集卡测试  34-35
    3.6.4 数据采集卡采样频率的确定  35
  3.7 本章小结  35-36
第四章 脉冲涡流检测系统信号采集与处理  36-45
  4.1 信号采集系统的软件设计  36-41
    4.1.1 虚拟仪器和LabVIEW开发环境简介  36
    4.1.2 软件流程图  36-37
    4.1.3 同步采样方法介绍  37-38
    4.1.4 软件编程实现  38-41
  4.2 信号的小波去噪  41-44
    4.2.1 小波分析和小波去噪原理简介  41-42
    4.2.2 小波基的选择和分解层数的确定  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章 检测结果分析  45-56
  5.1 基于圆柱形线圈的钢板表面及近表面数据分析  45-49
    5.1.1 激励信号的初步分析  45
    5.1.2 单周期脉冲涡流信号归一化与特征分析  45-47
    5.1.3 峰值扫描信号信号特征分析  47-49
  5.2 基于矩形线圈的钢板亚表面数据分析  49-55
    5.2.1 激励信号与涡流信号的初步分析  50
    5.2.2 单周期脉冲涡流信号归一化与特征分析  50-53
    5.2.3 峰值扫描信号信号特征分析  53-55
  5.3 本章小结  55-56
第六章 结论  56-57
参考文献  57-59
附录A 脉冲涡流检测系统实物图  59-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 材料试验机与试验仪器 > 无损探伤仪器
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