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《南昌航空大学》 2010年
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基于金属材料的扰动磁场检测技术研究

朱志斌  
【摘要】: 扰动磁场检测技术是新发展起来的一种电磁无损检测技术,有着广泛的应用前景。这种技术是基于测量金属表面的扰动磁场来检测金属中的裂纹和腐蚀。 本文首先阐述了扰动磁场检测技术的国内外研究现状和发展趋势,在电磁感应原理的基础上,建立了扰动磁场检测技术的数学模型。通过建立激励线圈和试件的有限元模型,对激励线圈施加载荷和边界条件进行求解,分析了缺陷尺寸与扰动磁场分布的对应关系。 通过试验分析了激励线圈线径、线圈匝数、线圈层数对感应磁场的影响,优化设计并制作了用于检测金属缺陷表面磁场的传感器,提取被测试件表面的扰动磁场。试验结果表明所设计的传感器检测精度比较高,满足缺陷检测的要求。其次,本课题设计了裂纹扰动磁场检测系统,该系统主要由激励信号源、传感器、放大滤波电路、数据采集卡和计算机等部分组成。利用设计的系统进行了大量试验,测量的数据与理论分析相符。 神经网络具有高度非线性的并行处理信息的能力,充分考虑缺陷尺寸和磁场分布之间存在的复杂非线性关系,构建了裂纹扰动磁场信号的BP神经网络方案,实现了裂纹尺寸的准确预测。BP神经网络建模简单收敛速度快,在获得样本数量很少的情况下表现出了很强的适应性,在缺陷深度和长度定量预测方面具有很好的推广性。 最后,从分子环流理论模型出发,推导了钕铁硼永磁体的空间三维磁场解析式,通过试验测试了永磁体的表面磁场分布。
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