旋转电磁场无损检测技术原理与方法研究

摘要

本论文依托中国博士后科学基金资助项目（2013M540568）“管材缺陷的旋转磁场检测方法研究”，针对现存电磁检测技术任意方向缺陷检测的瓶颈，引入旋转磁场理论，借助瞬态仿真技术完成基于有限元模型对检测性能影响的研究，并且完成对旋转电磁场检测系统的设计开发和测试。 本文首先通过对电磁场基本方程和缺陷模型基本方程的推导研究，从电磁学理论角度分析产生旋转磁场的原理和磁场扰动的检测方式，并利用有限元分析和仿真模拟的方法，建立基于旋转磁场检测的管道和缺陷模型，并设计能够激发旋转磁场的探头模型并根据所产生旋转磁场形式选择最优激励方法。 借助工程仿真软件准确的提出相关特征信号，为信号的分析和缺陷特征的识别提供依据。首先，探究了被检测材料对检测性能的影响。其次，通过对有缺陷和无缺陷处的相关信号的提取并对比，研究分析缺陷的特征对磁场空间分布的影响，并以此为依据能够准确的对缺陷进行定位，并得出缺陷的相关参数。最后，探究了旋转磁场的探头中的激励绕组的相关参数对检测效果的影响，包括旋转磁场极对数和分布形式，径向轴向或周向的尺寸。同时，对信号拾取装置与管壁间的距离进行了优化分析。 根据仿真研究结果和相关理论方法，设计基于旋转磁场的金属表面检测系统，并对激励电路，检测探头和信号采集等主要部分进行硬件设计并完成安装测试。

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