消除提离效应的脉冲涡流测厚方法研究

论文摘要

电涡流检测(Eddy Current Testing, ECT)是无损检测领域的五大常规检测方法之一,是一种独特而低成本的高速大规模检测的方法,它具有非接触测量、不污染环境、易于实现自动检测等优点,因而成为成品、半成品金属材料和金属设备在役检查表面缺陷及厚度测量的主要检测技术之一,广泛应用于航空航天、国防工业、汽车工业、核电站等部门。脉冲涡流(PEC)检测技术作为无损检测领域里的一项新技术,与传统的涡流检测相比,脉冲涡流具有信息量大、不易受干扰等许多优点。在利用脉冲涡流进行厚度检测时,传统的单线圈检测随板材的颤震会产生提离效应,改变激励线圈与被检试样之间的互感系数,严重影响测量结果。本文对脉冲涡流检测线圈阻抗模型进行了分析及仿真实验,采取一种新的双线圈检测方法,既在被测金属上下方各放置一个空心线圈,依次在这两个线圈中通过同向及反向电流,分别计算两种情况下的阻抗值。通过对两个阻抗表达式的推导分析及仿真实验可以看出,利用该测试方法,从理论上已经消除了提离效应。最后在理论仿真研究的基础上,进行了硬件实验研究,验证了该方法在脉冲涡流测厚中消除提离效应的良好效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 脉冲涡流检测技术简介
• 1.2.1 涡流技术的发展
• 1.2.2 脉冲涡流检测技术在国外的发展
• 1.2.3 脉冲涡流检测技术在国内的发展
• 1.2.4 涡流检测的理论和技术的研究热点
• 1.3 单层金属板材厚度常用的检测方法概述
• 1.4 论文研究内容
• 2 脉冲涡流检测技术的原理及应用
• 2.1 脉冲涡流检测理论
• 2.2 脉冲涡流检测系统
• 2.3 脉冲涡流检测信号及处理
• 2.3.1 基于Hall元件的磁场信号
• 2.3.2 基于检测线圈的响应信号
• 2.4 小结
• 3 脉冲涡流检测阻抗模型分析
• 3.1 传统脉冲涡流检测阻抗模型
• 3.2 双线圈脉冲涡流检测阻抗模型
• 3.3 小结
• 4 消除提离效应的脉冲涡流测厚方法的仿真研究
• 4.1 检测模型阻抗分析
• 4.1.1 Bessel函数积分的计算
• 4.1.2 阻抗数学模型外部积分上下限的确定
• 4.2 脉冲涡流检测模型阻抗仿真分析
• 4.2.1 频率对阻抗的影响
• 4.2.2 积分上限对阻抗的影响
• 4.2.3 金属厚度对阻抗的影响
• 4.2.4 提离对阻抗的影响
• 4.2.5 小结
• 4.3 脉冲涡流响应信号理论计算及仿真实验
• 4.3.1 脉冲涡流响应信号的理论计算
• 4.3.2 脉冲涡流响应信号的仿真实验
• 4.4 基于神经网络的金属厚度计算
• 4.5 其它金属厚度反演算法
• 4.5.1 三阶多项式模型
• 4.5.2 幂函数模型
• 4.5.3 复合函数模型
• 4.5.4 三阶多项式+幂函数模型
• 4.5.5 三阶多项式+复合函数模型
• 4.5.6 复合函数+幂函数模型
• 4.5.7 十阶多项式模型
• 4.5.8 反演结果比较
• 4.6 小结
• 5 消除提离效应的脉冲涡流测厚方法的实验验证
• 5.1 实验系统及电路介绍
• 5.2 实验数据处理
• 5.3 实验结果
• 5.4 误差分析
• 5.5 小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录