基于脉冲涡流信号主成分分析的金属测厚研究

摘要

在无损检测中,对于金属板材或者金属设备的厚度测量,由于测量条件的限制,传统的测量方法在某些场合很难达到理想的测量效果。涡流无损检测技术具有灵敏度高、检测速度快、非接触等特点而广泛应用于金属厚度检测。它的原理是当载有交变电流的检测线圈靠近金属导体时,在导体中产生涡流,该涡流又影响原线圈磁场,使得线圈的感应电压发生变化,通过分析线圈阻抗或感应电压的变化来获得被测导体的信息。 脉冲涡流(PEC)检测技术作为无损检测领域里的一项新技术,与传统的涡流检测相比,脉冲涡流具有信息量大、不易受干扰等许多优点,但如何对单线圈脉冲涡流信号进行精确的分析,得到准确反映被测金属的厚度信息,目前还没有最佳的方法。 本文对脉冲涡流检测技术中的信号分析进行了深入的研究。针对单线圈脉冲涡流检测金属厚度中的响应信号,通过主成分分析(PCA)原理,提出了新的基于脉冲涡流信号主成分分析的金属厚度检测方法,并对该方法进行了仿真研究,对测量结果进行了分析,给出了误差分析结果,证实了这种信号分析方法在金属测厚方面应用的可行性。最后在实验的基础上,验证了这种方法可以在脉冲涡流检测金属厚度中获得较好的效果。 论文的最后,对本文的工作进行了总结,并对进一步的研究工作提出了一些建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景及意义

1.2无损检测及脉冲涡流检测技术简介

1.3脉冲涡流检测技术的最新进展及发展趋势

1.3.1脉冲涡流技术的特点及优势

1.3.2脉冲涡流技术国外研究现状

1.3.3脉冲涡流技术国内研究现状

1.3.4脉冲涡流检测技术的发展趋势

1.4论文研究内容

2脉冲涡流检测技术的基本原理及应用

2.1脉冲涡流检测原理

2.2检测系统构成

2.3检测传感器及其信号介绍

2.4脉冲涡流信号的分析原理

2.5小结

3脉冲涡流信号的主成分分析及应用

3.1主成分分析简介

3.1.1主成分分析基本定义和性质

3.1.2主成分分析的基本算法和步骤

3.1.3对数据的要求

3.1.4特征向量的确定

3.2脉冲涡流信号主成分分析的应用

3.3脉冲涡流信号PCA处理中的相关问题的解释

3.4小结

4基于主成分分析的金属测厚仿真研究

4.1阻抗模型的计算

4.2线圈阻抗计算中的相关问题解释

4.2.1函数ψ(k，t)的计算式

4.2.2计算精度的确定

4.2.3数值积分法的选择

4.2.4脉冲涡流响应信号的理论计算

4.2.5基于matlab的实验仿真计算

4.2.6计算结果分析

4.3脉冲涡流信号主成分分析

4.4基于脉冲涡流信号PCA分析的厚度特征值计算

4.5基于神经网络的金属厚度计算

4.5.1人工神经网络的基本特征

4.5.2前向网络和BP算法

4.5.3基于BP网络的金属厚度计算

4.6小结

5基于主成分分析的金属测厚实验验证

5.1实验系统介绍

5.2实验数据的处理

5.3实验结果及误差分析

5.4小结

6总结与展望

致谢

参考文献