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《浙江大学》 2004年
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多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术研究

黄平捷  
【摘要】:多层导电结构厚度与缺陷检测是航空航大、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。首先分析了多层导电结构厚度和缺陷电涡流检测的异同点以及电涡流扫描检测有限元仿真研究的必要性;其次研究了多层导电结构缺陷电涡流扫描检测正向问题有限元建模及ANSYS参数化设计语言(APDL)仿真程序的编制技术;仿真计算了多层导电结构中存在不同长度、高度和深度位置的矩形、弧形和楔形缺陷时的电涡流扫描检测阻抗变化值并进行了缺陷位置和尺寸的定量化分析,提出了根据阻抗幅值和相位曲线判断缺陷位置和尺寸的方法;最后应用所研制的电涡流扫描检测实验系统进行检测实验,给出了扫描检测实验结果,并与仿真结果进行了比较分析。 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。 浙江大学博士学位论文:多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术研究 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 关键词:多层导电结构无损检测与评估电涡流检测厚度缺陷腐蚀电磁场正向问题仿真 器逆向问题反演神经网络BP网络RBF网络多频有限元分析扫描检测噪声去除小波分析 定量化
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