主动式电磁扫描检测技术及其信号处理方法研究

来源 :华东交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wsl526
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迅猛发展的现代工农业生产对零件性能要求更加严格,而其服役环境越来越复杂、工况日益恶劣,传统电磁检测技术已不能满足新形势下无损探伤要求。本文将主动测量技术、电磁检测技术以及扫描检测技术结合在一起,提出了主动式电磁扫描无损探伤新方法,主要从电磁检测系统数学模型建立、主动调整方案研究、时空域信号模型建立、扫描检测信号处理技术研究、实验系统设计及实验研究等方面开展了主动式电磁扫描检测技术及其信号处理方法的研究。基于电磁检测理论,引入主动控制思想,采用低频透射式涡流检测方法设计一个主动式电磁检测系统。依据电磁理论研究被测工件厚度与检测线圈输出信号之间的关系,建立工件厚度测量模型,并编制MATLAB程序对该模型特性进行仿真分析。在此基础上,以检测信号的输出电压幅值为反馈量,建立控制模型,以探头电气参数调整及检测装置机械结构调整的组合调整方案对检测装置进行调整,并从理论上对该方案实现的可行性进行了分析。阐述了多抽样率信号处理及能量算子解调法的基本理论。基于数字信号处理理论,借助Dirac delta函数建立了电磁扫描检测技术输出信号的时空域数学模型;基于多抽样率信号处理理论研究了电磁时空域信号的频谱特性、扫描速度与其波动、加减速过程以及起停过程对检测输出信号的影响以及检测信号的非线性调制及非均匀采样问题。并依此来确定检测系统的采样频率与时空域信号的采样方案,采用滤波等预处理手段与能量算子法研究了速度信息重构与缺陷空域有效信息的恢复。设计了以计算机测控系统为核心的主动式电磁扫描检测系统实验平台,开展工件厚度测量、模拟主动调整及扫描检测等实验。实验结果如下:对已知厚度为1mm及2mm的工件检测信号电压幅值进行实测,并与理论计算得到的幅值对比,两组实验误差均在5%以内,验证了工件厚度测量模型的正确性;采用主动调整方案对检测系统进行调整,对比调整前及调整后的检测信号幅值,调整后的信号幅值明显增大;分别采用15.7mm/s及31.4mm/s两种速度对存在缺陷的钢丝绳进行扫描检测,后者的检测信号频谱相对于前者拉伸约为2倍。实验结果与仿真结论一致,为前面的理论研究提供了有力的支撑。本文的重点在于针对复杂的检测环境,研究一种新的电磁检测方案,并对其中的建模及信号处理等问题进行了初步的研究。为服役于复杂环境下各领域工件无损探伤提供新思路,为新型无损探伤仪的研制奠定理论基础。
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