本文關(guān)鍵詞：擾動磁場檢測傳感器的設(shè)計及試驗研究

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【摘要】：擾動磁場檢測技術(shù)(ACFM)是一種新發(fā)展起來的用于檢測工件表面缺陷的無損檢測方法。通過探測被檢工件表面的感應(yīng)磁場變化情況來分析被檢工件表面是否存在缺陷。該技術(shù)與傳統(tǒng)的表面檢測技術(shù)相比,具有對被檢工件表面要求不高、操作簡便且檢測結(jié)果直觀等優(yōu)點。由于該技術(shù)發(fā)展較晚,大多數(shù)技術(shù)指標(biāo)還處于探索階段,技術(shù)不夠成熟,尤其是在國內(nèi),對該項技術(shù)的掌握還處于初級階段,因此對該項技術(shù)的研究具有重要意義。本文首先介紹了該技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,根據(jù)擾動磁場檢測的原理以及麥克斯韋方程組,建立了其數(shù)學(xué)模型。其次,依據(jù)該技術(shù)的特點,搭建了擾動磁場檢測試驗平臺。檢測平臺主要包括激勵信號產(chǎn)生電路、功率放大電路、探頭、信號放大電路和濾波電路五部分。激勵信號產(chǎn)生電路通過STM32 D/A實現(xiàn),為設(shè)計便攜式擾動磁場檢測儀做參考;由于激勵信號輸出功率小,設(shè)計了失真小、功耗低的功率放大電路,增強了激勵信號源的帶載能力;在檢測信號處理方面,設(shè)計了高增益、低失真率且增益可調(diào)的放大電路與高性能的開關(guān)電容濾波電路。設(shè)計了擾動磁場檢測常規(guī)探頭,并對含有不同長度和深度的人工缺陷的45#鋼板進行試驗研究,采用控制變量法,分析了該探頭的檢測靈敏度與缺陷長度及深度的關(guān)系。將探頭沿著偏移缺陷位置不同距離的基準線進行掃查,通過其檢測信號的大小,分析該探頭的有效檢測范圍;并對不同深度的缺陷分別進行掃查分析,討論其檢測范圍與缺陷深度的關(guān)系。將探頭掃查方向與缺陷走向成不同角度分別進行掃查,分析其Bx、Bz信號特征曲線所呈現(xiàn)的特點。設(shè)計了擾動磁場檢測筆式探頭,用于輔助常規(guī)探頭,檢測常規(guī)探頭難以掃查的部位。對含有人工缺陷的45#鋼板進行試驗,根據(jù)所得的缺陷信號特征曲線圖,分析了該探頭的檢測靈敏度及有效檢測范圍,并討論了其對缺陷的定位能力。設(shè)計了擾動磁場檢測環(huán)形探頭,專門用于檢測管道類工件;對含有人工缺陷的無縫鋼管進行試驗,其良好的檢測效果彌補了常規(guī)探頭在檢測該類工件時,檢測信號容易發(fā)生畸變,檢測效果不夠理想等不足。
【關(guān)鍵詞】：擾動磁場檢測 檢測平臺 常規(guī)探頭 筆式探頭 環(huán)形探頭
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH878.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 擾動磁場檢測技術(shù)簡介8-9
• 1.2 擾動磁場檢測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 主要研究內(nèi)容10-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 第2章 擾動磁場檢測技術(shù)理論基礎(chǔ)及其數(shù)學(xué)模型12-21
• 2.1 擾動磁場檢測技術(shù)的基本原理12-15
• 2.2 擾動磁場檢測技術(shù)的數(shù)學(xué)模型15-20
• 2.2.1 麥克斯韋方程組15-16
• 2.2.2 ACFM中缺陷計算的原理16-17
• 2.2.3 定解條件17-18
• 2.2.4 激勵線圈數(shù)學(xué)模型的建立18-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 擾動磁場檢測平臺的搭建21-38
• 3.1 擾動磁場檢測探頭22
• 3.2 STM32低功耗處理器22-23
• 3.3 基于STM32的激勵信號源的設(shè)計23-31
• 3.3.1 設(shè)計方案23-25
• 3.3.2 D/A驅(qū)動程序的設(shè)計25-28
• 3.3.3 信號的測試28-31
• 3.4 功率放大電路的設(shè)計31-33
• 3.5 放大電路的設(shè)計33-34
• 3.6 濾波電路的設(shè)計34-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 第4章 擾動磁場檢測常規(guī)探頭的研制及試驗分析38-66
• 4.1 擾動磁場檢測常規(guī)探頭的結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2 試驗方案與分析39-65
• 4.2.1 探頭的檢測靈敏度分析40-47
• 4.2.2 探頭的有效檢測范圍分析47-61
• 4.2.3 探頭的掃查路徑分析61-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第5章 擾動磁場檢測筆式探頭的研制及試驗分析66-74
• 5.1 筆式探頭的結(jié)構(gòu)66
• 5.2 試驗方案與分析66-73
• 5.2.1 探頭的檢測精確度及檢測靈敏度分析67-70
• 5.2.2 探頭檢測偏離范圍的試驗分析70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第6章 擾動磁場檢測環(huán)形探頭的研制及試驗分析74-79
• 6.1 環(huán)形探頭的結(jié)構(gòu)74-75
• 6.2 環(huán)形探頭的試驗分析75-78
• 6.3 本章小結(jié)78-79
• 第7章 結(jié)論與展望79-81
• 7.1 結(jié)論79-80
• 7.2 展望80-81
• 參考文獻81-85
• 作者在讀期間科研情況說明85-86
• 致謝86-87

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本文編號：697358