棒材表面裂纹涡流检测方法的研究

论文摘要

金属棒料广泛地应用于石油、化工、桥梁、建筑等领域,在应用中极易产生裂纹缺陷,尤其对于带有表面裂纹的棒材的应用,将直接影响到经济效益和人员的生命安全,世界各国都对金属棒材的质量检测给以极大的重视。由于生产工艺等原因棒材可能存在表面裂纹,表面裂纹对棒材随后在交变应力下服役的疲劳寿命影响很大,通常表面裂纹将成为疲劳裂纹的萌生源,从而降低棒材的疲劳寿命。由此可见,为了防止棒材在服役中出现早期破断,对棒材表面裂纹检测是十分必要的。涡流检测作为五大常规检测手段之一其检测快速速度非常快,非常适合于检测导电物体表面以及近表面裂纹。然而涡流检测也存在其局限性,如易受检测参数影响而产生伪缺陷信号,容易发生误检,这就提出如何使用最佳参数进行棒材表面裂纹涡流检测这一课题。本文以低碳钢棒材为例,应用涡流检测仪利用扇形放置式探头对棒料进行检测,通过实验的方法得到涡流检测的检测参数与阻抗信号之间的规律同时利用疲劳裂纹对其进行验证、裂纹缺陷本身与阻抗信号之间的规律。同时将信号进行小波降噪,得到较高信噪比信号,综合分析得出实验检测参数和裂纹参数与输出信号幅值和相位之间的关系。基于本文的研究,得出涡流检测的检测参数对缺陷信号的影响关系,裂纹缺陷本身与阻抗信号的关系,通过这些研究为检测系统设计和裂纹尺寸量化提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 涡流检测概述
• 1.2 课题研究背景及研究意义
• 1.3 课题研究方法及研究现状
• 1.3.1 棒材无损检测方法研究现状
• 1.3.2 棒材无损检测系统的研究及应用现状
• 1.3.3 课题研究方法
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 涡流检测的基本理论
• 2.1 涡流检测基本理论
• 2.1.1 涡流检测原理
• 2.1.2 涡流的集肤效应和深入深度
• 2.1.3 涡流检测阻抗分析
• 2.1.4 放置式探头阻抗分析
• 2.2 涡流检测线圈
• 2.2.1 检测线圈的分类
• 2.2.2 涡流检测信号形成
• 2.3 涡流检测激励频率及选择方法
• 2.3.1 涡流检特征频率
• 2.3.2 棒料检测探头频率选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于小波的涡流信号去噪
• 3.1 棒材涡流检测信号处理的意义
• 3.2 小波分析基本理论
• 3.2.1 常用小波函数
• 3.2.2 小波变换的多分辨率特性
• 3.2.3 信号的小波去噪原理
• 3.3 Matlab的小波分析
• 3.4 基于Matlab小波分析缺陷信号提取与分析
• 3.4.1 检测信号的频率分析
• 3.4.2 实际信号的小波多分辨率分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 棒材涡流检测中检测参数分析
• 4.1 棒材涡流检测实验总体说明
• 4.1.1 课题试件选材依据与实验设备简介
• 4.1.2 棒料裂纹加工
• 4.2 棒材涡流检测提离实验
• 4.3 棒材涡流检测频率实验
• 4.4 棒材涡流检测速度实验
• 4.5 疲劳裂纹
• 4.6 本章小结
• 第5章 棒材涡流检测裂纹参数分析
• 5.1 裂纹深度与输出信号幅值和相位之间的关系
• 5.2 裂纹宽度与输出信号幅值和相位之间的关系
• 5.3 检测参数对裂纹检测精度和可靠性影响
• 5.3.1 检测参数对裂纹检测可靠性影响
• 5.3.2 检测参数对裂纹检测精度影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢