近年來,由于石油制品的應用日趨廣泛,以及管道運輸相較于其他運輸方式無可比擬的優(yōu)勢,我國的油氣輸送管道得到了飛躍式的發(fā)展。伴隨著油氣輸送管道的飛速發(fā)展,相應的由于自然或者人為因素以及管道自身老化引起的管道損傷也日趨增多,因此,管道質(zhì)量評估相關(guān)技術(shù)的研發(fā)也就迫在眉睫。金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置的設計目的是準確檢測出金屬管道的內(nèi)徑以及磁導率等管道屬性,為后續(xù)的管道質(zhì)量評估提供數(shù)據(jù)支持。本文主要基于渦流檢測理論,對金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置進行設計及驗證,并完成其硬件電路及相關(guān)反演算法設計,最終實現(xiàn)準確反演管道內(nèi)徑及磁導率。本文首先基于渦流檢測理論,對金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測理論進行闡述分析;接著建立金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測模型,對其激勵信號的頻率以及線圈間距進行分析和選擇;其次,介紹金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置及檢測環(huán)境三維模型的建立過程并分析管道內(nèi)缺陷、裝置檢測速度以及裝置偏心對裝置檢測結(jié)果的影響,并借助ANSYS建立起金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測的反演數(shù)據(jù)庫;然后,在對金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置的實際研制中,結(jié)合理論以及實測數(shù)據(jù),對裝置的激勵信號以及接收信號進行處理,通過對接收信號進行拾取調(diào)理以及DSP和FPGA相結(jié)合的數(shù)字信號處理,準確地計算出激勵信號與接收信號之間的相位差;最后介紹了極限學習機算法和最小二乘支持向量機算法,并將其在MATLAB中實現(xiàn),利用反演數(shù)據(jù)庫以及驗證數(shù)據(jù)庫,根據(jù)兩種算法反演得到的金屬管道內(nèi)徑及磁導率與實際值的對比,對反演算法進行選擇。通過對金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置進行的測試和相關(guān)測量結(jié)果處理,驗證了裝置的可行性和測量的準確性,并通過裝置對金屬管道的實際測量,驗證裝置對管道內(nèi)徑的檢測是否達到設計要求。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE973;TH878
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測方法概述
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究工作及結(jié)構(gòu)安排
第二章 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測基本原理及模型設計
    2.1 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置總體結(jié)構(gòu)
    2.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測基本原理
        2.2.1 渦流檢測原理
        2.2.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測原理
    2.3 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測模型設計
        2.3.1 激勵線圈的激勵信號頻率選擇
        2.3.2 線圈之間距離的選擇
    2.4 本章小結(jié)
第三章 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置的仿真與分析
    3.1 有限元仿真軟件的介紹與選擇
    3.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測裝置及檢測環(huán)境建模
    3.3 金屬管道內(nèi)徑及磁導率檢測仿真流程
        3.3.1 仿真模型參數(shù)定義及設置
        3.3.2 仿真模型網(wǎng)格劃分
        3.3.3 仿真模型耦合電路設置
        3.3.4 仿真模型施加載荷及求解過程
        3.3.5 后處理及輸出仿真結(jié)果
    3.4 反演數(shù)據(jù)庫的建立
    3.5 金屬管道缺陷對檢測結(jié)果影響的仿真分析
        3.5.1 接收信號幅值與金屬管道內(nèi)徑之間的關(guān)系
        3.5.2 缺陷周向弧度對檢測結(jié)果的影響
        3.5.3 缺陷軸向長度對檢測結(jié)果的影響
        3.5.4 缺陷徑向深度對檢測結(jié)果的影響
        3.5.5 缺陷影響檢測結(jié)果的綜合分析
    3.6 裝置檢測速度對檢測結(jié)果影響的仿真分析
    3.7 裝置偏心對檢測結(jié)果影響的仿真分析
    3.8 本章小結(jié)
第四章 檢測裝置電路設計及數(shù)據(jù)處理設計
    4.1 檢測電路系統(tǒng)設計需求及總體設計
    4.2 激勵信號處理電路設計
    4.3 接收信號處理電路設計
        4.3.1 信號拾取模塊
        4.3.2 信號調(diào)理模塊
        4.3.3 多頻信號采集處理模塊
        4.3.4 基于DSP的數(shù)字信號處理實現(xiàn)
    4.4 檢測裝置反演算法實現(xiàn)
        4.4.1 基于極限學習機的反演算法實現(xiàn)
        4.4.2 基于最小二乘支持向量機的反演算法實現(xiàn)
        4.4.3 兩種反演算法的結(jié)果比較
    4.5 本章小結(jié)
第五章 檢測裝置測試及檢測結(jié)果分析
    5.1 檢測裝置的信號測試
        5.1.1 激勵信號處理電路的信號測試
        5.1.2 接收信號處理電路的信號測試
    5.2 檢測裝置實際管道檢測和結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)束語
致謝
參考文獻
附錄
攻碩期間取得的研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2831752