基于金属磁记忆原理的水冷壁无损检测系统开发

论文摘要

作为必不可少的组成部分,锅炉在现代工业中扮演着极其重要的角色。尤其在能源供应日趋紧张的今天,如何保障锅炉安全、高效的运行,使水冷壁管道远离由于日常磨损、腐蚀等原因造成的爆管,成为业界不得不解决的难题之一。传统检测方法,多集中于针对金属水冷壁已有缺陷的检测,而金属磁记忆技术作为一种新型的无损检测方法,不仅可做到对已有缺陷的准确识别,更能够实现对缺陷形成之前的应力集中区以及内部细小裂纹的检测,做到防患于未然。由于其具有与被测对象非接触,检测时无需耦合剂,无需预先对被测对象表面进行处理等优点,应用前景一片光明。本课题的主要研究内容为设计一种基于金属磁记忆原理的水冷壁管道无损检测系统。研究的关键步骤包括：设计开发实验性原始检测电路,初步实现金属管道漏磁场信号的采集与处理；搭建原始实验环境,通过测量X70型钢板表面预制的不同类型缺陷验证金属磁记忆检测原理的正确性,并提出以漏磁场梯度曲线的大幅值跳变为特征向量,实现缺陷的识别工作；针对不同水冷壁管道外形,设计基于三级检测装置的无损检测系统,实现金属水冷壁管道的高效、快速检测；以实际金属水冷壁管道为实验对象,利用所开发无损检测系统采集、分析实验对象中的预置缺陷,验证所开发无损检测系统的可行性。本文首先介绍了金属磁记忆技术的基本原理以及国内外研究情况,分析比较了各种金属材质无损检测方法的优缺点与适用范围。随后分别从硬件电路的设计与实现,软件部分的设计和相关实验以及数据的分析等方面,详细介绍了所开发基于金属磁记忆原理的水冷壁无损检测系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水冷壁检测技术的发展现状
• 1.3 本课题研究内容以及创新性
• 第二章 金属磁记忆检测原理以及国内外研究现状
• 2.1 引言
• 2.2 磁性物质的介绍
• 2.2.1 磁性物质的分类
• 2.2.2 铁磁性物质的磁化过程
• 2.2.3 铁磁性物质的磁化曲线与磁滞回线
• 2.2.4 铁磁性材料的磁机械性质与磁致伸缩
• 2.3 金属磁记忆基本原理
• 2.3.1 铁磁性物质产生漏磁场的解释
• 2.3.2 金属磁记忆法技术的国内外研究与实践
• 第三章 无损检测系统的硬件设计
• 3.1 检测系统硬件总体设计方案
• 3.2 检测模块的硬件设计
• 3.2.1 检测模块中的多检测电路平行工作模式
• 3.2.2 针对水冷壁外形设计具有凹形前端的检测电路
• 3.2.3 检测电路的整体硬件方案
• 3.2.4 传感器模块设计
• 3.2.5 置复位电路的设计
• 3.2.6 传感器信号处理电路的设计
• 3.2.7 模数转换单元电路设计
• 3.2.8 数模转换单元电路设计
• 3.2.9 电压-电流转换单元电路设计
• 3.2.10 CPLD主控单元以及相应配套电路
• 3.2.11 供电单元电路设计
• 3.3 数据采集处理单元的硬件设计
• 3.3.1 数据采集处理单元的整体设计
• 第四章 无损检测系统的软件设计
• 4.1 Verilog硬件描述语言的简介
• 4.2 检测单元的软件设计
• 4.2.1 检测单元的总体软件设计
• 4.2.2 AD7927控制器的软件设计与实现
• 4.2.3 FIFO模块的程序编写与实现
• 4.2.4 LTC2624型DAC器件的程序设计与实现
• 4.2.5 自定义异步串行电流通讯方式的设计与实现
• 4.3 数据采集处理单元的软件设计与实现
• 4.3.1 数据采集处理单元的软件设计总体方案
• 4.3.2 SPI控制器的软件设计与实现
• 4.4 MATLAB的软件设计与实现
• 第五章 金属磁记忆检测系统的相关实验与分析
• 5.2 金属磁记忆原理的验证性试验
• 5.2.1 实验准备
• 5.2.2 缺陷识别实验与数据分析
• 5.3 无损检测系统可行性实验
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书