基于脉冲涡流技术的多层导电结构内层缺陷检测研究

摘要

多层导电结构在国民经济中应用广泛，并且随着重要装备安全监测与保障要求不断提高，提高其无损检测系统的可靠性交得至关重要。脉冲涡流检测技术是一种较新的电磁无损检测技术，对多层结构的检测有很好的效果。本文结合国家自然科学基金项目，围绕多层导电结构内层缺陷的在线检测、脉冲涡流瞬态响应信号的处理、脉冲涡流扫描成像技术以及原型系统的研发进行了理论与实验的研究，增强了对多层结构内层缺陷的检测能力。
　　本文的主要工作和创新点如下:
　　1)研究了脉冲涡流检测方法的基本原理，利用建立检测系统的电路模型，推导了脉冲涡流时域响应信号的表达式，并进行了有限元仿真的研究，阐述分析了脉冲涡流检测系统的可行性，为检测系统开发奠定了理论依据。
　　2)在现有的脉冲涡流信号分析研究的基础上，提出一种基于Fisher线性判别的缺陷自动参数识别的方法。通过Fisher线性判别对脉冲涡流的瞬态响应信号进行特征提取，然后利用支持向量机算法，进行自动缺陷定位与缺陷类型识别，提高缺陷参数识别的可靠性。
　　3)采用脉冲涡流扫描成像技术，提出了一种基于Canny算子的缺陷边缘检测方法。在得到脉冲涡流扫描成像图后，采用所提出的方法，提取出图像的边缘，根据边缘信息对缺陷的位置等信息进行定量化的评估。并结合第2点中提出的缺陷自动参数识别方法，提出了一种缺陷在线自动评估方法。
　　4)针对多层导电结构，在脉冲涡流检测机理的基础上，设计了脉冲涡流C扫描检测原型系统，对硬件和软件设计进行了改进。
　　综合实验结果表明，应用脉冲涡流检测方法，可实现多层导电结构缺陷的识别与评估，增强了检测系统的可靠性，为重要装备的无损检测与评估提供了技术支持。

目录

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致谢

摘要

插图与附表清单

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 无损检测技术概述

1．2．1 无损检测与评估

1．2．2 脉冲涡流检测概述

1．2．3 内层缺陷定义

1．3 国内外研究现状

1．4 脉冲涡流检测机理

1．4．1 脉冲涡流检测原理

1．4．2 脉冲涡流检测技术的特点

1．4．3 趋肤效应

1．5 论文章节安排

第2章 脉冲涡流检测技术综述及可行性分析

2．1 脉冲涡流检测综述

2，1．1 脉冲涡流检测系统架构

2．1．2 脉冲涡流瞬态响应时域表达式

2．1．3 多层导电结构内层缺陷反演方法

2．2 多层导电结构脉冲涡流检测系统的有限元仿真

2．2．1 建立仿真模型

2．2．2 仿真结果

2．3 可行性分析

2．4 本章小结

第3章 多层导电结构脉冲涡流信号分析方法研究

3．1 脉冲涡流信号特征提取方法

3．1．1 典型特征量提取

3．1．2 主成分分析

3．1．3 Fisher线性判别分析

3．2 基于支持向量机的缺陷参数识别方法

3．2．1 支持向量机原理

3．2．2 参数寻优方法

3．2．3 自动缺陷参数识别方法

3．3 多层导电结构内层缺陷识别与分类实验

3．3．1 实验系统参数与试件

3．3．2 结果比较与分析

3．4 本章小结

第4章 脉冲涡流扫描成像技术的研究

4．1 脉冲涡流扫描技术概述

4．2 基于脉冲涡流扫描成像的缺陷评估方法

4．2．1 缺陷边缘检测

4．2．2 缺陷在线自动评估方法

4．3 多层金属结构内层裂纹扫描成像实验

4．3．1 实验内容

4．3．2 实验结果展示与分析

4．4 本章小结

第5章 脉冲涡流C扫描检测原型系统设计

5．1 系统总体架构设计

5．2 探头设计

5．3 检测系统硬件设计

5．3．1 激励信号发生模块

5．3．2 激励信号放大模块

5．3．3 检测信号调理模块

5．3．4 数据采集模块

5．3．5 其它模块

5．4 检测系统软件设计

5．4．1 单片机软件设计

5．4．2 数据采集及在线缺陷识别软件设计

5．5 本章小结

第6章 多层导电结构脉冲涡流检测综合实验与分析

6．1 实验参数

6．2 实验结果与分析

6．2．1 实验结果曲线与成像图

6．2．2 数据处理结果与分析

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 论文工作总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简介

主要科研项目

主要科研成果