漏磁检测中复杂缺陷的快速仿真方法研究

论文摘要

针对铁磁性材料试件的复杂缺陷,本论文对漏磁场产生和耦合机制做了深入地理论分析。最终搭建起一套从理论模拟到工程实践的铁磁性试件的复杂缺陷检测平台。1.由磁介质安培分子电流理论,建立起缺陷几何到漏磁场成像的动态解析模型,即螺线管模型。结合有限元方法,分析了无拐点的单一线状缺陷的参数与其漏磁场分布的关系,从而得到漏磁场信号的峰值随缺陷深度而改变,半峰宽随缺陷宽度而改变的结论,在验证螺线管模型的同时,为实际漏磁检测提供了理论指导。对于复杂缺陷,模型首先使用电磁场边界条件确定了试件的磁化准饱和状态,为仿真和实验中的激励磁场设置给出了建议值,以保证有效性。之后以V型和Z型缺陷来模拟具有不同拐点数目的复杂裂缝,分析得到复杂缺陷的漏磁场畸变的特点与仿真方案,有利于缺陷量化,有助于对单方向或多方向磁场激励下的缺陷精确检测。2.同时螺线管模型通过引入缺陷面参数和磁化强度的关系,以及铁磁性材料磁化磁滞模型,弥补了磁偶极子模型的缺点。在引入了螺线管相互作用力后,计算出了磁偶极子模型无法仿真的漏磁场中线畸变和拐点畸变,完成了解析法的精确计算。与有限元方法相比,实现了快速计算。3.针对缺陷成像对激励磁场敏感的问题,采用低频旋转磁场激励的方式,从而获得缺陷的各个方向上的漏磁场信息,经信息融合后便可给出复杂缺陷的检测结果。本文从激励磁场设置、电路和光路方面详细阐述了该可视化漏磁检测装置的设计需求和结果,这一平台对铁磁性试件复杂缺陷的检测尤为重要,结合磁光传感器,可使缺陷的漏磁场可视化显示。4.使用上述漏磁检测平台,以人工线状缺陷模拟简单裂缝,以Z型缺陷模拟复杂裂缝,验证了螺线管模型,同时也验证了可视化漏磁检测装置的检测效果,尤其是对复杂缺陷的漏磁场中线畸变和拐点畸变现象,给出了详细的理论分析和实验检测结果。最后通过研究实验可承载的激励信号的最高频率,以仿真数据为指导,从实验效果为依据,评估了实验设备的检测速度上限。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王永刚

导师: 程玉华

关键词: 螺线管模型,漏磁场仿真,复杂缺陷,可视化漏磁检测

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 电子科技大学

分类号: O482.5

总页数: 71

文件大小: 3376K

下载量: 121

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