主动式红外无损检测电磁激励参数的研究

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主动式电磁激励红外无损检测中,材料的激励热效应直接影响电磁激励红外无损检测结果的准确程度,而电磁激励参数的选择是决定无损检测效果的重要因素之一。已有的研究主要针对单一电磁激励参数与单一热效应指标的关系,对于复杂相关多参数对多热效应指标的综合影响以及电磁热激励的数学模型研究得较少。本文以影响电磁激励热效应的参数为研究对象,针对两种电磁激励方式(即横向磁通电磁激励和纵向磁通电磁激励),采用理论、仿真和实验相结合的方法,对影响电磁激励热效应的各参数的作用规律开展建模研究。对于横向磁通电磁激励部分,研究首先通过相关理论公式对影响横向磁通激励热效应的参数进行理论研究,之后通过正交实验分析了设备功耗、线圈总长、线圈等效直径、提离距离、激励时间等电磁激励参数对材料激励热效应的影响;基于偏最小二乘方法构建了各参数与材料激励热效应的数学模型,并分析了二者之间的关系;研究利用9组正交实验建立偏最小二乘模型,经过计算,9组建模样本的平均建模误差为9.24%。最后利用15组验证样本对模型进行了验证。研究结果表明所构建数学模型的平均验证误差为9.78%,各激励参数中,激励时间对材料激励热效应的影响最大,其次分别为提离距离、线圈等效直径、线圈总长和设备功耗。对于纵向磁通电磁激励部分,首先通过相关理论公式对影响纵向磁通激励热效应的参数进行理论研究,利用ANSYS有限元分析软件对参数进行仿真分析,之后再对参数进行实验分析。实验分析部分,首先通过正交实验分析了多个激励参数(激励线圈匝数、提离距离、激励时间、激励电流、设备功耗)与多个激励热效应指标(表面平均温度差、升温速度)的关系;运用偏最小二乘回归的建模方法建立了多个激励参数与多个激励热效应指标的数学模型,并对各参数的影响程度进行了比较;研究利用25组正交实验建立偏最小二乘模型,经过计算,25组建模样本的平均建模误差分别为:△T的平均建模误差为6.29%、V的平均建模误差为5.03%。最后利用18组验证实验对模型进行验证,实验结果表明该数学模型对两激励热效应指标的预测误差分别为6.99%和5.80%,线圈匝数、激励时间两参数对激励热效应指标的影响程度最大。
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