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基于GMR传感器的电涡流检测系统开发及深层缺陷检测的可靠性研究

高扬华  
【摘要】: 在航空航天、核电和石油化工等许多领域中,无损检测是特种设备安全监察和技术检验最重要的手段之一,无损检测技术在探测特种设备存在的缺陷、消除事故隐患、保障特种设备安全运行等方面有极其重要的作用。其中,多层导电结构深层缺陷检测则是目前急需解决的一大难题。本文将以此为背景,应用低频电涡流检测原理,引入新型巨磁电阻磁场传感器,主要研究多层导电结构深层缺陷检测理论、技术及其实验系统等内容。本文的主要工作和创新点如下: 1根据涡流的趋肤效应,要实现深层缺陷的电涡流检测必须降低探头工作频率,而线圈式检测探头的灵敏度却随着工作频率的降低而减小。为此首先对涡流检测探头进行研究,研制了基于GMR(巨磁电阻)传感器的电涡流探头,并实现了GMR传感器零电势的自动补偿技术。研究结果表明,GMR探头比线圈式探头具有更高的灵敏度和更强的深层缺陷检测能力。 2基于电涡流深层缺陷检测对可靠性评估的要求,提出用检测概率法对可靠性进行评估。建立了基于POD的电涡流检测可靠性评估模型。采用基于函数模型的POD建模法对某一典型深层缺陷的检测概率进行求取,并通过统计实验对理论计算所获得的检测概率值进行评价。评价结果表明,基于POD的可靠性评估法较好的实现了对深层缺陷检测的可靠性评估。 3为了提高电涡流深层缺陷的可靠性,研究了基于田口方法的实验设计优化问题。建立了电涡流检测实验设计优化体系,采用田口方法实现了电涡流深层缺陷检测的优化设计,并通过统计实验对优化结果进行评价。结果表明,基于田口方法的电涡流检测优化有效地提高了深层缺陷的检测概率,增强了缺陷检测的可靠性。 通过GMR电涡流探头的研制及其零电势自动补偿技术的研究,提高了电涡流检测系统的深层缺陷检测能力,基于POD的可靠性评估,实现了对深层缺陷的定量化衡量,经田口设计优化后,有效地提高了检测概率,增强了检测的可靠性。


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