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《华中科技大学》 2011年
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铁磁性构件脉冲涡流测厚理论与仪器

黄琛  
【摘要】:长期使用的带包覆层的铁磁性承压管道、容器等会因腐蚀产生壁厚减薄,当壁厚减薄达到一定程度时,可能会失效从而导致巨大的经济损失和人员伤亡事故。脉冲涡流(Pulsed Eddy Current, PEC)技术作为一种新兴而有效的铁磁性材料无损检测技术成为近年来的研究热点。本文从经典涡流环等效理论与系统理论出发,提出了一种基于多涡流环耦合的铁磁性构件脉冲涡流测厚系统模型,将脉冲涡流信号等效为阶跃电流激励下的高阶系统的响应,具有推导简单,易于工程化应用的优点。针对铁磁性构件脉冲涡流时域信号动态范围大,易受噪声干扰的特点,提出了一种基于双对数域中值滤波的信号预处理方法,在信号失真较小的前提下极大压制了噪声干扰。通过对预处理后的实际信号进行模型拟合,以及对拟合参数进行量化分析,确定了对信号解释性最强,对壁厚变化敏感的模型参数作为壁厚特征量,揭示了壁厚特征量的物理意义,验证了该预处理方法的有效性与模型的正确性。为完成信号的定量解释,提出了一种基于累积积分-拟合-微分的信号定量分析方法,利用时域噪声波形均值的数学期望为零这一特性,通过累积积分过程消除原始信号的噪声影响,通过对原始信号的累积积分曲线进行非线性拟合完成模型参数的获取,通过对拟合曲线进行微分完成对真实脉冲涡流信号的波形估计。将此方法分别应用于仿真与实测信号,验证了其对真实信号的还原能力与抗噪能力。为了获得较高的评估精度,对影响定量结果的试件材质、传感器提离高度等因素进行了系统研究。最后,研制了一套铁磁性构件脉冲涡流测厚仪器,攻克了脉冲涡流测厚中关键的功率驱动硬件问题,通过大量实验对仪器的性能参数,如传感器最大提离高度和可测量的壁厚范围,进行了评估,结果表明该仪器的定量测厚结果精度可达参考壁厚的5%,与国外仪器的相关参数持平。现场应用表明,仪器运行可靠,可在不拆除包覆层的条件下实现构件壁厚的测量。本研究为大型石化、电力成套装置的在役检测提供了一种新方法和仪器,也支持了国家相关标准草案的编制,具有广阔的应用前景。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH821.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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1 徐志远;带包覆层管道壁厚减薄脉冲涡流检测理论与方法[D];华中科技大学;2012年
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1 康小伟;包覆层管道腐蚀脉冲涡流检测机理与方法研究[D];南昌航空大学;2012年
2 柯海;脉冲涡流测厚信号斜率法研究[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
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【共引文献】
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9 姚力;;定量无损检测数据常规分析方法[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
10 钱庆华;;利用Microsoft Excel电子表格计算缺陷当量[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
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1 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王淑珍;基于白光干涉超精密表面形貌测量方法与系统研究[D];华中科技大学;2010年
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4 张月义;质量损失函数与测量系统校准研究[D];南京理工大学;2010年
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6 张进;微型零件高精度影像测量系统中关键技术研究[D];天津大学;2010年
7 崔东辉;高可靠磁悬浮轴承系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 周德强;航空铝合金缺陷及应力脉冲涡流无损检测研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 高军哲;多频涡流无损检测的干扰抑制和缺陷检测方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 彭学文;双层钢管瞬变电磁检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
2 陈军;测量不确定度在基础实验中的应用研究[D];山东农业大学;2010年
3 郑银涛;基于平板式电容的微位移测量系统设计[D];大连理工大学;2010年
4 杨颖;腐蚀管道在复杂荷载作用下的数值仿真研究[D];大连理工大学;2010年
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6 李亚杰;汽车仪表板的计算机视觉检测系统研究[D];长春工业大学;2010年
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8 尹文怡;离散数据拟合模型的研究与实现[D];石家庄铁道学院;2009年
9 朱化鼎;跳频频点序列估计与帧检测研究[D];电子科技大学;2011年
10 马少平;条纹投影三维测量系统的标定及其改进算法[D];西安工业大学;2011年
【同被引文献】
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1 康志斌;朱荣新;杨宾峰;荆毅飞;张辉;;矩形脉冲涡流传感器的缺陷定量检测仿真研究[J];传感器与微系统;2012年06期
2 原培新;牛艳平;;带保温层管道腐蚀状态的X射线检测方法研究[J];CT理论与应用研究;2007年03期
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8 应道宴;车全贤;;工业管道的规格标准化[J];化工设备与管道;2006年05期
9 杨宾峰;罗飞路;张玉华;徐平;;脉冲涡流在飞机铆接结构无损检测中的应用研究[J];计量技术;2005年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 许洋铖;全波形时间域电磁接收系统及分辨力研究[D];吉林大学;2011年
2 徐志远;带包覆层管道壁厚减薄脉冲涡流检测理论与方法[D];华中科技大学;2012年
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1 黄琛;基于脉冲涡流技术的无损检测实验研究[D];华中科技大学;2007年
2 徐晨曦;脉冲涡流检测实验系统的研制[D];上海交通大学;2009年
3 辛伟;工业管道腐蚀脉冲涡流检测传感器仿真研究[D];中北大学;2009年
4 何赟泽;脉冲涡流无损检测技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 张斌强;脉冲涡流检测系统的设计与研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级引证文献】
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1 柯海;脉冲涡流测厚信号斜率法研究[D];华中科技大学;2013年
【二级参考文献】
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5 原培新;牛艳平;;带保温层管道腐蚀状态的X射线检测方法研究[J];CT理论与应用研究;2007年03期
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9 柯海;徐志远;黄琛;武新军;;基于信号斜率的铁磁材料脉冲涡流测厚研究[J];仪器仪表学报;2011年10期
10 杨宾峰;罗飞路;;脉冲涡流无损检测技术对不同截面形状裂纹的定量检测研究[J];计量技术;2006年06期
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4 李淑俊;晋伟;董大明;崔大福;牛焕忠;杨友松;;炉腹测厚和炉墙侵蚀图形的在线显示[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
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1 黄琛;铁磁性构件脉冲涡流测厚理论与仪器[D];华中科技大学;2011年
2 徐志远;带包覆层管道壁厚减薄脉冲涡流检测理论与方法[D];华中科技大学;2012年
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7 高军哲;多频涡流无损检测的干扰抑制和缺陷检测方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
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10 侯纪新;液态金属结构演变及等效磁导率变化的相关研究[D];山东大学;2008年
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1 柯海;脉冲涡流测厚信号斜率法研究[D];华中科技大学;2013年
2 杨洲;基于脉冲涡流技术的板形检测方法研究[D];西安理工大学;2010年
3 康学福;基于脉冲涡流信号的金属膜厚测量[D];天津大学;2012年
4 张立志;基于脉冲涡流技术的连铸坯表面缺陷检测[D];重庆大学;2011年
5 朱佳震;脉冲涡流缺陷分类识别技术研究[D];华南理工大学;2010年
6 裴磊;钢板脉冲涡流检测技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
7 孙海龙;脉冲涡流阵列成像技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 赖圣;飞机多层金属结构脉冲涡流检测技术研究[D];南昌航空大学;2012年
9 段成功;基于脉冲涡流的管道检测方法研究[D];沈阳工业大学;2013年
10 闫向阳;方向性脉冲涡流无损检测研究[D];江南大学;2013年
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