1、XX大学毕业设计文献翻译与原文题目： 管道缺陷的脉冲远场涡流检测研究 学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx 年 四 月 2004年罗伊夏普奖讲座瞬态涡流他们留在这里吗? D J Harrison 瞬态涡流检验的细节在十年前首次发布,然而思想导致这种技术可以追溯到更早，是以基础性研究为涡流成像方案的想法。分拆该程 序创造了一些发展中的涡流技术，强调以理论研究为基础深入实际检验问题在解决困难时起到了重要作用。 瞬态涡流检验的概念发展在这里回顾和评估,以确定该技术是否有可能对无损评价(NDE)有重大贡献。1.介绍 本文的第一个目标是看涡流
2、检验的最基本形式的物理学的领域,并建立一个总体框架,所有涡流方法都适合。 在这一框架中,我们可以看看实用检验技术已经开发和适应的框架。接下来,讨论了现代科技的影响显示存在的潜在开发新的和改进的涡流检测方法。 最后,讨论了瞬态涡流检测的发展;它显示了如何使用现代技术提高检查地下缺陷的效率。2.涡流检测-广义框架 这里给出了涡流电场的响应通过导线传播。讨论了泛型类型的测量,可用的信息,以及如何提取和解释原则。1. 区域和传播 内导体，解决麦克斯韦方程导致行波的解决方案。换句话说，电磁干扰会传播通过带有特征速度和衰减的导体。它在原理上与近程雷达非常相似。2.3. 检查过程 这包括在导电结构表面建立的
3、电场分布。(（请注意，电场是源函数涡流而磁场和静磁场不会引起涡流）。在图1中的空气源的电场矢量，E是空间x和时间t的函数。涡流分布由源电场在表面处确定：Es。电场然后传播到该结构产生的涡流在其行进。 如果该领域的一部分，遇到一个不连续的电导率或磁导率变化，如图与试样的几何形状和缺陷有关，散射发生（因为这是一个行波散射过程，形式主义适用）的散射场的部分传播回表面，它可以测量（见图2）。值得注意的是，散射也发生的焦耳热引起的能量耗散的结果。这是一种有效的分散。散射发生在几乎所有的东西;关键是要分离和鉴定与缺陷相关的部分。鉴于测量可以仅在表面进行，以测量的最简单的组成部分是磁场。为了解释这一点，无论
4、是校准是必要的，或理论模型的散射场涉及到一个特定的几何参数。一些缺陷，如层之间的腐蚀，可以在变化的几何参数计算直接确定，但如局部裂纹的缺陷，不能直接测量;他们的存在必须从几何参数的异常行为来推断。 场源线圈几乎总是用来产生在空气中的电场，目的是用于产生在金属结构中的涡流，尽管一个移动或振动永磁原则上可以用。在空气中,线圈产生磁场,直接与线圈电流成正比。如果当前,因此磁场,然后创建一个电场,变化的时间导数有关线圈电流的磁场。因此谐波电流会产生相移谐波电场,脉冲电流将产生一系列的双极脉冲电场,和一个方波电流将产生一系列的单极与交变电场脉冲。考虑内容的三个作用:频率谐波激励生成只有一个频率,脉冲激发
5、生成主要高频率和往往是作为一个简单的方法在高频率产生涡流,方波激励产生的宽带电场频率。 还要注意激发和传播过程在时间域。 这有时会忽视很多检验方法展示他们的结果在频域。有一个线圈的大小和空间分辨率之间的妥协,尤其是在coil-impedance方法相同的线圈用于传输和接收。大线圈(低空间频率)需要穿透深入但大线圈结构导致可怜的空间分辨率。磁场传感器 作为场源，传感器线圈的线圈一般，但不测量磁场；他们测量磁链变化率。这是一个利用高频（近地表）的应用中，这一变化率是很高的，但是是一个缺点，当低频率需要提供一个良好的穿透深度。 一个现代的替代线圈传感器是固态磁场传感器测量磁场下的直流的使用，如霍尔器
6、件，磁电阻（MR）和巨磁电阻（GMR）传感器，磁强计 1 或。这有几个优点：1. 1.小尺寸高分辨率2. 2.良好的频率响应直流3. 3.可以在数组中制造4. 矢量测量越来越有必要检查复杂的结构的几何参数可以引起涡流反应不能假定保持不变。 简单的涡流当前的方法,只能让一个测量必须假定所有几何参数保持不变,除了一个被测量。在许多测量场景中这并不是真的和几何参数可以改变在可接受公差,从而导致测量的误解。 在图4所示的示例是腐蚀的检查在2层结构。 一个涡流测量可以通过发射变化影响,顶板厚度、厚度、底板厚度的差距。唯一的办法是制定的多参数模型检验,使多个独立测量,以确定,从而消除不必要的参数的变化。反
7、演向量可以用来表示的测量和几何参数。目的是将测量向量y为相应的参数向量P，不幸的是他们是由一个非线性矩阵方程（见公式1）。 y=M(p)p .(1)然而，这通常可以化以来，在大多数的涡流检测的问题，只有很小的变化发生在参数。在这些情况下，系统矩阵M可以保持基本不变的问题减少到反相线性矩阵方程（见公式2）。 Dy=M0Dp .(2)为了反演方程有必要知道系统矩阵M0。这只能通过校准或校准模型发现，但很少是实用的自校准试样，将每个参数的需要和不同的试样几何形状。唯一可行的办法是使用建模之前尽可能。扫描使用手持探针与传统涡流检测,数据不稳定,最后只要检查员能记住。 然而,如果数据可以收集并存储在探针
8、在样品表面扫描,然后一个二维标量图像无损检测(通常称为C-scan)可以形成并显示。 而反转可用于从磁场原理来确定几何参数测量,一个二维空间的图像中包含的信息是新的和不同的东西。一般来说,标本太大的复杂性考虑造型或反转整个标本,但通过创建一个图像的适当参数,测量的空间分布信息是可用的。 原则上可以分析使用的图像模式识别技术但主要可以采取直接的好处是利用人眼和大脑的能力来评估这种类型的图像。考虑图像如图5所示,每个人总是挑出蓝色的补丁也和一些评论大圆形区域(腐蚀和大型螺栓),但没有人评论小圆圈(紧固件)的常规数组,因为大脑无视他们由于对称。 没有必要让人们知道形象代表,结果总是相同的。 大脑展品
9、“对称的期望”,只有对称侵犯和障碍对对称的背景。 缺陷通常与某种类型的对称违反有关,这就是为什么目视检查的图像是一个强大的技术。域涡流检测本质上是基于励磁的发生在时间域;它是一个实时的过程。然而,因为许多实用工具利用谐波(连续单纵模)励磁频率的测量通常表示为一个函数,即在频域。虽然这是司空见惯的,但不一定总是合适。测量可以在时间和频率域地表示,因为他们由傅里叶变换相关,所以每个域相同的信息是可用的。事实上,同步解调,常用来处理测量谐波激励,实际上是一个硬件傅里叶变换器。虽然在每个域的信息是相同的,可以方便地分析和解释。某些类型的检查、分析和报告的结果是更容易实现在时间域。例如,雷达和声纳的反应
10、不会那样有效的或容易解释如果结果显示在频域！3. 实用技术的进化在这种背景下非常普遍的检验、流行技术的发展探讨了适合他们的地方。可以定义所有涡流技术的一些特征和安装到全面框架。检验技术的定义是什么?技术的最重要的特性是探测器,它体现了电场和磁场传感器来源。 其他功能是激发场的时间依赖性,测量的类型,和他们进行了分析和介绍。这些特性完全指定的检验方法。例如,coil-impedance方法的特点是:场源和场传感器相同的线圈,谐波激励,测量并显示在一个复杂的矢量阻抗平面。通过考虑这些特性相结合的方法,可以设想许多不同的技术。他们中的大多数是无关紧要的或无效,但有时,有用的新技术或方法的分析可以突出
11、显示。例如,通过了解究竟发生了什么事,多参数分析和建模的重要性可以欣赏。原则上,涡流检测技术的发展是有限的可用性解决方案的科学和技术问题。然而,在实践中,它最终是由需要降低检验成本。在很多种情况下,技术上有可能开发一个解决方案,一个检查问题,但这样做的成本将大于经济利益。此类解决方案然后才开发其他因素,如需要安全或避免昂贵的替代计划,带来增加感知金融解决方案的价值。基于仪器仪表最早的涡流仪器是一种只有一个参数可以显示。这可能只是线圈阻抗的大小,或者在更高级的仪器,升空补偿可以包括在内。这种类型的仪器,它假设所有其他参数保持不变在整个测量,检测surface-breaking裂缝尤为有效。这种类
12、型的仪器仍在运行,但在很大程度上被取代。阻抗平面工具阻抗平面仪器仍然测量线圈阻抗的方法显著提高分析和显示。由于线圈阻抗是由复数表示,可以使两个独立的测量,通常的真实和想象的成分复杂的阻抗。复数阻抗的轨迹显示在一个阻抗平面显示这样的规模和阶段小线圈阻抗的变化清晰可见。一个参数通常用来识别主要探测发射信号从而留下一个自由参数来表示几何测量。在实践中,如果控制发射,相当多的信息可以从变化的阶段和轨迹跟踪的形状在屏幕上。一般来说,这些工具是计算机和数据可以上传到电脑,这样就可以显示为区域扫描。然而,正如之前,它必须假定所有其他几何参数保持不变。多频测量为了克服要求所有的几何参数保持不变的区域检查,介绍
13、了多频方法。测量线圈的阻抗是由几家同时频率。作为一个复杂的阻抗可以在每个频率计算,可用独立测量的数量等于频率数量的两倍。原则上,这些测量可以用来评估,无趣的几何参数这些变化的影响在可接受结构公差,因此不是结构意义重大。因此可以隔离信号由于感兴趣的参数的变化,这些缺陷。然而,如在前面部分反转,测量和几何参数之间的关系是非常复杂的,需要一个复杂的矩阵方程的解决方案。没有多少人能做到这一点在他们的头,和这种复杂性正是目前很少建议如何使用这些工具在一个有效的或最优的方式。因此它们的潜力还没有完全发挥出来。4. 技术进步的影响在过去的几十年里已经有了巨大的计算机技术的进步,电子产品和集成电路,以及涡流理
14、论,在某种程度上,现在可以进行实时测量和分析,在工具层面,原本需要大型机计算机和广泛的实验室设备。涡流检查目前的情况是ideas-limited而不是科技有限公司。在很大程度上,这种技术的存在是为了解决许多问题,考虑到资金和资源可用。这里给出一些例子来说明发展现在可行的类型。研究的作用无损检测技术的进展，由于之间的无损检测用户的交互，设备厂商和研发机构，虽然它并不总是很清楚是谁驾驶的过程。立法，和降低成本的需要，除其他事项外，从最终用户的新要求的结果。同时，制造商可以开发设备，进行了一个更具成本效益的方式存在的任务。很明显,研发提供了一个重要角色在发展中新的方法和技术。由于高昂的研发成本应该由
15、政府机构或运营商;成本太大,设备制造商吸收和利益对他们来说太小了,尽管政府坚持认为,如果行业需要研究,它将支持它。 如果需要新的和改进的技术,造福社会,那么他们必须由监护人我们社会的“生活质量”政府。计算机、传感器和集成电路低功率高密度集成电子学和显示设备的发展使得建设紧凑的仪器,将曾经的复杂性需要一屋子的设备。例如,多频仪器包含多个发电机和同步解调信号。在模拟和数字电子设计相应的改进导致测量被更大的灵敏度和信噪比。更令人印象深刻的是计算机和微处理器的发展。 现在可以解决问题在一个基于微处理器的系统,数值分析和计算之前需要一个大型计算机。涡流检查这是重大的后果,从而能够进行建模和先进的分析检测仪器内部的实时或近实时的,从而减少后处理的必要性。由于他们的基本简单，线圈阻抗方法为主的涡流检验；直到最近，磁场几乎总是使用一个线圈测量。然而，小的发展，敏感的固态磁场传感器开始对涡流检测方
