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高速磁浮列车结构健康监测系统研究及应用
1
作者 牛步钊 彭畅 +3 位作者 阳劲松 王光君 许云飞 张小振 《铁道技术标准(中英文)》 2026年第1期6-12,共7页
针对速度600 km/h高速磁浮列车机电信息深度耦合的复杂特性,设计了多维协同的结构健康监测技术框架,系统攻克状态感知、故障诊断、状态预测与运维决策等关键技术,创新构建“感知-诊断-预测-决策”全链条监测体系。所研制的系统采用光纤... 针对速度600 km/h高速磁浮列车机电信息深度耦合的复杂特性,设计了多维协同的结构健康监测技术框架,系统攻克状态感知、故障诊断、状态预测与运维决策等关键技术,创新构建“感知-诊断-预测-决策”全链条监测体系。所研制的系统采用光纤光栅与压电导波复合传感技术,实现了电磁铁温度波动预警误差±2℃、结构应力监测误差≤5%、故障响应达10 ms级、故障预测准确率92%的性能指标,显著提升了列车运行安全性。未来该技术将深化与列车设计、智能运维的融合,强化新型感知与人工智能应用,推进工程化与标准化,支撑磁浮交通技术持续发展。 展开更多
关键词 高速磁浮列车 结构健康监测 故障诊断预测 智能运维
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厂内机动车辆无损检测技术的应用研究
2
作者 杨强楠 《中国设备工程》 2026年第3期156-158,共3页
本文针对厂内机动车辆的安全监管需求,研究了各种无损检测技术在厂车检验中的应用。通过对目视检测、超声波探伤、表面探伤、噪声测试、速度测试、转向系统测试、应力应变测试、负荷测量及液压系统综合测试等技术的分析,探讨了无损检测... 本文针对厂内机动车辆的安全监管需求,研究了各种无损检测技术在厂车检验中的应用。通过对目视检测、超声波探伤、表面探伤、噪声测试、速度测试、转向系统测试、应力应变测试、负荷测量及液压系统综合测试等技术的分析,探讨了无损检测手段在保障厂车安全运行、延长使用寿命中发挥的重要作用。本文指出,随着厂车型式试验、监督检验和定期检验工作的不断深入,新型无损检测技术将为厂车的安全监管提供更有力的技术支撑。 展开更多
关键词 厂内机动车辆 无损检测 安全监管 应用研究
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采用压电陶瓷检测预应力管道灌浆质量方法 被引量：1
3
作者 张柳煜 申超强 何江波 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期690-697,841,842,共10页
为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题,提出一种基于压电陶瓷(piezoelectric ceramic,简称PZT)的灌浆密实度检测方法。首先,在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端,在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端;其次... 为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题,提出一种基于压电陶瓷(piezoelectric ceramic,简称PZT)的灌浆密实度检测方法。首先,在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端,在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端;其次,试件由粘有传感器的波纹管、钢绞线、灌浆管道和外侧混凝土共同组成,并设置6种工况:灌浆0%、50%、80%、100%、灌浆50%存在水层、灌浆80%存在水层;最后,通过数值模拟分析信号在结构内的传播过程,利用时域分析法和小波包能量分析法对实验中接收到的信号进行处理。结果表明:不同灌浆程度会改变信号的传播路径。当灌浆程度到达接收端传感器位置或管道内部存在水层时,传感器接收到的信号能量会明显增加。随着灌浆程度的增加,提出的基于小波包能量的损伤指数逐渐变小并趋于0。此外,通过反向传播神经网络构建灌浆程度识别系统,识别准确度达到100%,验证了所提检测方法对预应力孔道灌浆密实度检测的有效性。 展开更多
关键词 管道灌浆 压电陶瓷 小波包能量 数值模拟 损伤指数 损伤识别
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基于增量磁导率的电镀镍层拉应力定量检测方法
4
作者 何存富 王楠 +3 位作者 李途岩 李鹏 王钰珏 刘秀成 《实验力学》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
电镀工艺中镀层的应力状态是影响电镀产品性能的重要因素。本文针对微米级厚度镍镀层的应力检测问题,采用增量磁导率检测技术对金属构件表面微米级厚度镍镀层的拉应力进行无损检测与评估。首先,搭建了可同步测量电镀镍层表面拉力、应变... 电镀工艺中镀层的应力状态是影响电镀产品性能的重要因素。本文针对微米级厚度镍镀层的应力检测问题,采用增量磁导率检测技术对金属构件表面微米级厚度镍镀层的拉应力进行无损检测与评估。首先,搭建了可同步测量电镀镍层表面拉力、应变和增量磁导率信号的实验装置,在此基础上开展了增量磁导率检测实验;其次,定性分析了拉应力对增量磁导率蝴蝶曲线的影响规律,并从实验信号中优选出2种对镍镀层拉应力敏感的特征磁参量;最后,基于二次函数定量分析了特征磁参量对电镀镍层试样表面拉应力的表征能力。结果表明:选取的2种增量磁导率特征磁参量与拉应力呈抛物线依赖关系(拟合优度大于0.95),建立的磁参量与拉应力关系方程可以实现最薄2.809μm厚度的镍镀层上拉应力的定量检测。 展开更多
关键词 增量磁导率 电镀镍层 拉应力 定量检测
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碳纤维增强型复合材料分层缺陷的中频涡流C扫描成像检测
5
作者 王楠 何存富 +2 位作者 刘秀成 梁雪斌 李鹏 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第8期897-907,共11页
碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视... 碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视化成像。基于成像结果,建立数学统计模型对缺陷面积进行重构,通过分析不同阈值对重构效果的影响以实现涡流对分层缺陷面积检测精度的量化评估。在此基础上,研究缺陷埋深与不同方向涡流特征曲线的变化规律,揭示涡流对板内分层缺陷深度的检测能力。试验结果表明,建立的中频(小于1 MHz)涡流C扫描成像系统可以实现CFRP板内最小直径5 mm、埋深0.5 mm分层缺陷的三维成像与定量评估。研究工作为碳纤维复合材料板内分层缺陷的无损检测与评估提供了一种可行思路。 展开更多
关键词 碳纤维增强型复合材料 分层缺陷 涡流 C扫描成像 缺陷面积 深度
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基于J-A模型的双相钢金相占比无损预测方法与试验研究
6
作者 吴斌 周鑫华 +2 位作者 王钰珏 刘秀成 李鹏 《机械工程学报》 北大核心 2025年第14期142-149,共8页
双相钢是由马氏体或奥氏体与铁素体基体构成的钢,不同金相占比的钢种其材料力学性能也不同。光学金相观测是对钢铁材料金相识别应用最广的方法,观测前需要对被测对象进行磨制、侵蚀等步骤,破坏材料表面的结构完整性。为实现对双相钢材... 双相钢是由马氏体或奥氏体与铁素体基体构成的钢,不同金相占比的钢种其材料力学性能也不同。光学金相观测是对钢铁材料金相识别应用最广的方法,观测前需要对被测对象进行磨制、侵蚀等步骤,破坏材料表面的结构完整性。为实现对双相钢材料金相占比的无损评估,试验测试5种双相钢的磁滞回线检测结果,建立基于J-A方程的磁滞模型,选取马氏体和铁素体含量最高的磁滞回线结果作为已知项,利用双相响应剂量函数预测其他三种材料的磁滞结果,基于试验测量马氏体和铁素体含量较高的钢种,利用双相响应剂量拟合函数对两相含量接近的材料进行预测,预测结果与试验结果对比。分析结果表明:基于J-A模型的金相组织占比预测方法,能表征矫顽力与马氏体占比呈正相关的变化规律,并进一步分析了剩磁和饱和磁感应强度与试验结果不一致的原因。 展开更多
关键词 J-A模型 双相钢 金相占比 无损检测
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钢轨导波低衰减频率及模态分析
7
作者 王鹏跃 马一凡 +1 位作者 韩明媚 李阳 《应用声学》 北大核心 2026年第1期95-101,共7页
为了增大超声导波断轨监测的覆盖长度,分析钢轨低衰减频率及模态,对导波衰减系数与频率、群速度及阻尼衰减因子的关系进行推导,并建立长距离钢轨导波阻尼衰减模型对其进行验证。利用半功率法测定钢轨不同频率下阻尼衰减因子,结合导波频... 为了增大超声导波断轨监测的覆盖长度,分析钢轨低衰减频率及模态,对导波衰减系数与频率、群速度及阻尼衰减因子的关系进行推导,并建立长距离钢轨导波阻尼衰减模型对其进行验证。利用半功率法测定钢轨不同频率下阻尼衰减因子,结合导波频散曲线,得到不同频率下不同模态的衰减系数,并对衰减率较低的模态进行半解析有限元振型分析,最终选定适合在实际钢轨中长距离传播的低衰减频率及模态。通过窄带滤波的方式处理宽频信号,得到导波在钢轨中的多次回波,对距离-幅值进行指数曲线拟合,计算得到17 kHz低衰减模态的衰减系数为0.0176 dB/m,验证了基于阻尼衰减因子分析钢轨低衰减频率及模态方法的正确性,为实际应用中通过超声导波进行断轨监测提供了指导。 展开更多
关键词 超声导波 钢轨健康监测 阻尼衰减因子 低衰减模态
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极端环境声学检测理论与技术研究进展
8
作者 刘洋 营笑 +4 位作者 汪照 闫一天 刘益维 曾周末 邓明晰 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期631-641,838,共12页
极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态... 极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态丰富及对损伤敏感性高的特性,已广泛用于结构状态评估。然而,在高温、高压、深冷等极端工况下,导波信号易受到频散特性、模态转换与传感器失效等因素影响,显著制约着超声导波监检测的工程应用。笔者从声学传播理论、极端环境声学传感器与信号处理技术3方面对极端环境下超声导波监检测技术的研究现状进行系统梳理,并总结极端环境结构声学监检测技术在模型泛化能力、环境适配性与系统鲁棒性等方面的挑战。 展开更多
关键词 结构健康监测 极端环境 超声导波 多物理场耦合
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基于无线无源电容传感的蜂窝夹层结构渗水检测技术研究
9
作者 韩庆 殷晓康 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期756-764,共9页
蜂窝夹层结构在使用过程中,表板表面易受外界影响产生微小缺陷,导致内部的蜂窝夹层渗水,影响服役性能。提出了一种基于无线无源叉指电容传感器的蜂窝夹层结构渗水检测技术,该技术基于电容检测原理,结合无线能量传输,通过电磁耦合的方式... 蜂窝夹层结构在使用过程中,表板表面易受外界影响产生微小缺陷,导致内部的蜂窝夹层渗水,影响服役性能。提出了一种基于无线无源叉指电容传感器的蜂窝夹层结构渗水检测技术,该技术基于电容检测原理,结合无线能量传输,通过电磁耦合的方式进行能量与信息传递,可在不与被测对象接触的前提下较好地实现蜂窝夹层结构渗水状态的原位检测。通过等效电路和阻抗特性分析了该传感器的检测机理,提出了利用第一谐振峰的半谐振阻抗点测量渗水的方法。设计了传感器的信号调理模块,并搭建了与该技术相匹配的检测系统。测试系统的试验结果表明,基于无线无源的叉指电容传感器对蜂窝夹层结构渗水状况的原位检测效果明显,当蜂窝夹层结构渗水率从0%到100%变化时,系统输出信号的幅值随渗水率线性变化,变化总幅值约300 mV,相对拟合误差小于2.5%,证明该检测技术能够较好地实现对于蜂窝夹层结构渗水状态的有效评估。 展开更多
关键词 无线无源 叉指电容传感器 蜂窝夹层 渗水 电磁耦合
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磁巴克豪森噪声技术在无损检测中的应用及展望
10
作者 刘佳 田贵云 +1 位作者 陈春俊 李奕璠 《智能感知工程》 2025年第4期38-47,共10页
无损检测(Non-destructive Testing,NDT)是指通过非破坏性手段检测构件内部及表层的缺陷。在无损检测领域,磁巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen Noise,MBN)技术因其独特的物理机制和微观敏感性,在铁磁构件的应力分布评估、微观组织演变... 无损检测(Non-destructive Testing,NDT)是指通过非破坏性手段检测构件内部及表层的缺陷。在无损检测领域,磁巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen Noise,MBN)技术因其独特的物理机制和微观敏感性,在铁磁构件的应力分布评估、微观组织演变及早期损伤检测方面优势突出。首先,系统阐述磁巴克豪森噪声技术的物理特性与检测机理;其次,分析磁巴克豪森噪声技术在铁磁构件微观结构状态表征、应力状态及微裂纹检测、钢轨车轮变形检测等领域的应用;最后,探讨磁巴克豪森噪声技术面临的挑战,并展望其未来发展方向与应用前景。 展开更多
关键词 磁巴克豪森噪声 无损检测 微观结构演变 早期损伤检测 铁磁构件检测
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基于阵列磁铁的新型EMAT在钢轨踏面缺陷检测中的研究
11
作者 高宏亮 黄天颖 +1 位作者 赵再新 倪翔 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第12期27-32,共6页
在金属材料无损检测领域,传统电磁超声换能器因换能效率过低而尚未被广泛应用。设计了一种基于周期性磁铁和跑道型线圈的电磁超声表面波EMAT,使洛伦兹力和磁致伸缩力同时作用于表面波的产生。搭建了基于新型EMAT的钢轨踏面缺陷检测系统... 在金属材料无损检测领域,传统电磁超声换能器因换能效率过低而尚未被广泛应用。设计了一种基于周期性磁铁和跑道型线圈的电磁超声表面波EMAT,使洛伦兹力和磁致伸缩力同时作用于表面波的产生。搭建了基于新型EMAT的钢轨踏面缺陷检测系统,通过有限元仿真和钢轨踏面缺陷定位实验验证新型EMAT的有效性,实验结果表明:新型EMAT在钢材表面可激发出更强的表面波,y方向质点位移可达传统换能器的1.387倍;EMAT可准确检测并定位钢轨踏面的缺陷,检测结果稳定,适用于非接触场景下对钢轨踏面的缺陷检测。 展开更多
关键词 电磁超声 无损检测 钢轨踏面 小波去噪 换能器优化
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接地导体机电阻抗均匀腐蚀评估技术
12
作者 黄宴委 陈耀捷 +1 位作者 张皓骏 方舟 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期985-990,1065,1066,共8页
针对传统检测方法难以简便地检测并评估接地导线的腐蚀程度问题,提出一种基于机电阻抗技术的接地导体腐蚀程度的评估方法。首先,应用金属电化学腐蚀理论,建立接地导体的半径参数化腐蚀模型;其次,通过对系统机电阻抗以及导体机械导纳的分... 针对传统检测方法难以简便地检测并评估接地导线的腐蚀程度问题,提出一种基于机电阻抗技术的接地导体腐蚀程度的评估方法。首先,应用金属电化学腐蚀理论,建立接地导体的半径参数化腐蚀模型;其次,通过对系统机电阻抗以及导体机械导纳的分析,建立一种共振频率与半径参数的腐蚀模型;然后,利用有限元仿真方法激励获取接地导体共振频率与腐蚀参数信号,并采用最小二乘线性拟合获得腐蚀模型参数;最后,进行了仿真与实验。结果表明:相较于对称传感器布置方式,非对称传感器布置方式下得到的机电阻抗能够更好地反映出腐蚀参数的变化;利用有限元仿真与最小二乘法建立的线性模型能够有效预测接地导体的腐蚀参数;线性模型预测数据非常接近实验数据,表明可以利用线性模型来预测实际接地导体的腐蚀程度。 展开更多
关键词 接地导体 参数化腐蚀模型 机电阻抗 有限元仿真
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管道轴向裂纹内检测超声探头设计与仿真
13
作者 曾艳丽 王天宇 +4 位作者 吴明泽 郭晓婷 宋华东 邵文 李宛秋 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第6期32-35,共4页
文中设计了一种用于管道轴向裂纹检测的超声探头,该探头具有结构紧凑、体积小的优点。超声探头整体成圆柱状,由128个矩形压电晶片组成,压电晶片位于圆柱边缘,成锯齿状分布。根据超声波检测管壁裂纹原理,对探头结构进行了理论分析与设计... 文中设计了一种用于管道轴向裂纹检测的超声探头,该探头具有结构紧凑、体积小的优点。超声探头整体成圆柱状,由128个矩形压电晶片组成,压电晶片位于圆柱边缘,成锯齿状分布。根据超声波检测管壁裂纹原理,对探头结构进行了理论分析与设计。依据设计结果,以管径219 mm管道为例,对超声探头在管壁中产生的声场进行仿真分析;改变锯齿个数、探头与管壁距离,对探头结构进行优化,从声场在管壁中的传播距离和管壁中声场分布的均匀性考虑,64锯齿,每个锯齿分布2片压电晶片,压电晶片与管壁距离30 mm的探头结构最适合管径219 mm管道的检测,验证了探头检测管道轴向裂纹的可行性,为管道内检测超声探头提供新的设计思路。 展开更多
关键词 管道内检测 轴向裂纹 超声探头 声场仿真
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一种基于元学习的改进YOLO钢管表面缺陷小样本检测模型 被引量：3
14
作者 李凌波 田彦 +1 位作者 江旭东 董宝力 《机电工程》 北大核心 2025年第5期985-993,共9页
针对产品表面缺陷样本数稀缺时的深度学习缺陷检测效果不佳问题,提出了一种基于元学习策略的改进YOLO-SBN模型,用于小样本缺陷检测。首先,为了提高提取全局特征信息的能力,采用了Swin Transformer作为骨干网络模型,引入注意力机制提取... 针对产品表面缺陷样本数稀缺时的深度学习缺陷检测效果不佳问题,提出了一种基于元学习策略的改进YOLO-SBN模型,用于小样本缺陷检测。首先,为了提高提取全局特征信息的能力,采用了Swin Transformer作为骨干网络模型,引入注意力机制提取了特征图的判别能力;然后,为了提高特征融合能力并降低计算复杂度,通过加权双向特征金字塔网络(BiFPN)结构优化了特征提取器的颈部网络,平衡了YOLO-SBN模型的有效性和效率;最后,采用归一化注意力模块(NAM)优化权重调整了模块,增强了浅层缺陷特征的模型表达,并基于这些增强的特征进行了检测;使用金属表面热轧缺陷公开数据集NEU-DET验证了YOLO-SBN模型的算法性能。研究结果表明:对于小样本缺陷检测,YOLO-SBN模型在平均准确率(mAP)方面提高了4.1%;在新类缺陷样本规模数量为50的小样本情况下,改进后的检测模型对新类数据适应性最强。由此可见,该YOLO-SBN模型在提高检测精度和提升模型泛化能力方面具有一定优势。 展开更多
关键词 小样本目标检测 表面缺陷 元学习 特征网络 归一化注意力模块 平均准确率 双向特征金字塔网络(BiFPN)
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微磁检测技术在Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服/抗拉强度检测中的应用 被引量：1
15
作者 王贤贤 何存富 +3 位作者 刘秀成 李鹏 宁梦帅 邢智翔 《北京工业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期32-41,共10页
利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试... 利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试和屈服/抗拉强度的测定;然后,分别利用格拉布斯(Grabbs)准则和ReliefF特征筛选方法,剔除系统误差并得到对强度指标敏感的微磁特征参量;最后,通过神经网络模型寻优,构建BP神经网络预测模型,实现Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度定量预测。研究结果表明:微磁检测方法可以对Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度进行无损定量预测,模型得到的屈服强度和抗拉强度预测平均误差分别小于3%和5%。提出的研究方法和结论可为铁磁性材料屈服强度和抗拉强度的微磁无损检测提供参考。 展开更多
关键词 微磁检测 抗拉强度 屈服强度 BP神经网络 无损检测 RELIEFF
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弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮检测技术 被引量：1
16
作者 刘峰 张帅 +2 位作者 张双楠 蔡桂喜 李建奎 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期73-82,共10页
【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生... 【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生氧化而产生氧化皮。机组的启停导致内壁的氧化皮易发生脱落并堆积在管内,当氧化皮的堆积量达到一定程度时会导致管道局部堵塞,从而引发爆管事故。然而,现场氧化皮的定量检测一般采用磁性无损检测方法,但冷加工和长期老化等原因使得锅炉管具有弱铁磁性,导致现有的氧化皮磁性定量检测方法的测量结果不准确。【方法】针对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量检测的问题,通过扩大磁路的方式提出了一种新型磁性检测方法。采用有限元模拟将现有磁性检测方法与新型磁性检测方法的仿真结果作对比,分析了现有磁性检测方法无法应用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮检测的原因。【结果】对于现有磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为138%~474%;对于新型磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为3.4%~6.7%,新型磁性检测方法绝对误差值远小于现有磁性检测方法,新型磁性检测方法受管磁性影响较小,可适用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮的定量检测。利用新型磁性检测方法,通过不同壁厚标准试样内不同堵塞面积比氧化皮的检测实验,建立了检测信号值与不同壁厚标准试样内的不同氧化皮堵塞面积比之间的对应关系,验证了上述仿真结果的正确性;通过对装有不同堵塞面积比氧化皮的现场管进行实验,验证了标定公式的正确性,并计算了新型磁性检测方法的检测误差值。试样标定实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.2%~5.6%,最大绝对误差值小于5.6%,现场管实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.5%~6.4%,最大绝对误差值小于6.4%。【结论】新型磁性检测方法受管壁磁性影响较小,误差值满足实际工程需要,该技术可实现对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量的无损检测与评定。 展开更多
关键词 弱铁磁性 奥氏体不锈钢管 氧化皮 仿真 磁路 磁性检测 有限元 无损检测
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超声探伤自动扫描平台微弱信号放大电路设计 被引量：1
17
作者 马卫卫 贺洪斌 +3 位作者 江灿 温家炜 陈浩 翟勇 《应用声学》 北大核心 2025年第2期480-488,共9页
超声探伤自动扫描平台在工作中,空气耦合超声探头输出信号小,且受电机噪声及外界噪声的干扰,因此对检测系统的噪声要求高。为有效地检测并提取微弱信号,该文设计一种具有抗干扰的超低噪声、高增益且增益连续可调的宽带放大电路。放大电... 超声探伤自动扫描平台在工作中,空气耦合超声探头输出信号小,且受电机噪声及外界噪声的干扰,因此对检测系统的噪声要求高。为有效地检测并提取微弱信号,该文设计一种具有抗干扰的超低噪声、高增益且增益连续可调的宽带放大电路。放大电路由一级低噪声前置放大电路和由低噪声、可变增益放大器组成的两级级联电路构成。第一级放大器采用具有超低噪声、高输入阻抗、高共模抑制比的前置放大器,根据噪声系数设计合适的反馈电路,达到最佳的噪声匹配。后两级电路可实现增益080dB连续可调。测量结果表明,电路整体增益在20100dB连续可调,能够检测到空气耦合探头微伏级信号,可广泛应用于弱信号检测中。 展开更多
关键词 空气耦合超声 微弱信号检测 噪声系数 超低噪声 高增益
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多面磁轭结构的单磁铁电磁超声换能器设计 被引量：2
18
作者 胡正 屈海峰 +2 位作者 郭新峰 邱勋林 项延训 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页
为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真... 为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真对比分析了3种可能的磁轭加装方案,验证了半封闭磁轭对于增强单磁铁EMAT激发效率的可行性。接着分析了半封闭磁轭的设计参数对被测物体表面涡流区域的磁场强度和信号激发效率的影响,包括磁轭结构的侧板间距、顶板间距、板厚、所用材料相对磁导率。对比原始无磁轭方案,优化参数后的半封闭磁轭EMAT在仿真中获得了近50%的激发效率提升。依据仿真结果,设计制作了加装半封闭磁轭的电磁超声换能器。在1 mm厚铝板上激发对称模式的10周期1 MHz兰姆波(Lamb)实验结果表明,磁铁提离距离2 mm时,加装半封闭磁轭的EMAT比原始设计的信号幅值提升了40.42%;磁铁提离6 mm,磁轭方案的幅值提升了31.32%。后续又在2 mm厚铝板上进行了反对称模式的5周期415 kHz兰姆波实验,半封闭磁轭方案在不同提离距离上带来的幅值提升亦超过30%,验证了所提方法的普遍适用性。实验所用的磁轭材料是常规冷轧钢薄板(SPCC),易获取易制备,便于应用推广。 展开更多
关键词 电磁超声换能器 兰姆波 磁轭结构 信号增强
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电磁激励器结构的多目标优化设计与研究 被引量：1
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作者 高源 张梁 +1 位作者 梁政 郑庭 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期235-250,共16页
在阶梯式涡流热成像无损检测中,电磁激励器的结构对电磁场与传热场的分布和强度有重要影响。设计了一种集成优化系统并应用于方形电磁激励器结构中,以提高油气储罐或大口径管段体积缺陷的综合检测性能。首先,分析了激励器各结构参数变... 在阶梯式涡流热成像无损检测中,电磁激励器的结构对电磁场与传热场的分布和强度有重要影响。设计了一种集成优化系统并应用于方形电磁激励器结构中,以提高油气储罐或大口径管段体积缺陷的综合检测性能。首先,分析了激励器各结构参数变化对检测性能的影响,通过主成分分析选择累积影响显著的结构参数作为优化变量。采用客观赋权法对9个检测性能指标根据信息量给予权重,得到关于温升,均匀性与检测效率的3个综合指标。然后将由关键结构参数构造关于综合指标的离散优化空间映射到机器学习模型的连续优化空间。利用多目标粒子群算法获得帕累托前沿。最后,根据逼近理想解排序法对最优结构进行排序。优化后的结构与初始结构相比,温升、均匀度和效率指标分别提高了18.88%、2.46%和73.61%。此外,搭建了一套实验系统,验证了优化后的结构检测性能显著优于对比激励器,且能够用于检测钢板厚度为8 mm,径厚比>3的缺陷。通过集成优化系统设计的电磁激励器结构,显著提升了阶梯式涡流热成像检测性能,实验验证其对罐体材料内部体积缺陷高效检测能力,为油气储罐及大口径管段体积缺陷检测提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 涡流热成像 多目标粒子群算法 电磁激励器 无损检测
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基于磁涡流效应的低磁化强度缺陷检测技术研究 被引量：1
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作者 高波 杨理践 黄平 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期205-214,共10页
漏磁检测是管道在线检测中应用最广泛的一种无损检测方式,该检测技术获得理想结果的前提是励磁系统将管道磁化至饱和状态。这一要求在大壁厚管道检测中面临显著挑战:一方面需要庞大的励磁系统以实现足够的磁化强度,另一方面过大的励磁... 漏磁检测是管道在线检测中应用最广泛的一种无损检测方式,该检测技术获得理想结果的前提是励磁系统将管道磁化至饱和状态。这一要求在大壁厚管道检测中面临显著挑战:一方面需要庞大的励磁系统以实现足够的磁化强度,另一方面过大的励磁系统体积及其产生的强磁吸附力,反而成为制约该技术在大壁厚管道检测中实际应用的主要瓶颈。针对这一问题,提出了一种基于磁涡流效应的低磁化强度下缺陷检测技术。该技术以缺陷处磁导率异常检测为核心,研究了铁磁性材料在低直流磁场作用下缺陷处磁导率的不同变化规律,对磁涡流效应内外壁缺陷检测的机理进行了分析以及有限元仿真;设计了磁涡流传感器,对刻有深度分别50%、40%、30%、20%及10%wt、不同类型缺陷的15 mm厚钢板同时进行了磁涡流及漏磁内外壁缺陷检测对比实验;实验结果显示磁化电流为0.7~1.1 A时磁涡流检测技术不但可以有效识别不同深度及类型缺陷、区分缺陷内外壁分布情况,且检测效果明显优于相同条件下的漏磁检测;仿真和实验结果均表明在磁涡流效应在低磁化强度下可实现对铁磁性材料的内外壁缺陷检测,验证了所提检测技术的可行性及有效性,为大壁厚管道全壁厚缺陷检测提供有效方法。 展开更多
关键词 无损检测 磁涡流 低磁化强度 缺陷检测
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