利用有限元法分析涡流远场效应的能流通道

涡流远场检测的激励线圈和检测线圈相距较远,两线圈信号相位差对管内壁缺损和管外壁缺损具有相同的灵敏度。传统的涡流理论难以解释涡流远场现象。为了解释涡流远场现象,T.R.Schmidt提出了“能量通道说”,假设检测线圈中的信号是由从激励线圈附近向外穿过管壁再从检测线圈附近向内穿过管壁后的能量激发产生的。本文利用有限元法分析了铁磁性钢管内能量的可能传递途径,结果表明“能量通道说”中的假设是正确的。     

远场涡流三维缺损检测机理的有限元分析

本文依据远场涡流检测中场的分布特点对远场涡流模型进行了合理的简化,建立了有限元分析模型,并完成了二维及三维有限元数值分析,给出了缺损附近的磁场、涡流及波印亭矢量的分布,预估了远场技术中三维探头的缺损响应,结合实验结果初步解释了由实验观察到的而至今未被理解的一些远场现象。最后着重分析了周向缺损与轴向缺损的探头信号的差异,并对远场技术缺损的检测机理作了较为细致的探讨,得到了一些重要结论。     

带油气层铝合金T型承力部件焊缝缺陷的涡流检测仿真与试验研究

车体铝合金T型承力焊缝部件的完整性是保障高速动车组安全的重要关键因素之一,涡流检测具有无需耦合介质等诸多优点适合铝合金部件的检测,但受焊缝鱼鳞纹形貌干扰缺陷检测信号的信噪较低。利用有限元法建立了带油漆层铝板试块缺陷检测模型,仿真结果表明:激励线圈内壁尺寸为8 mm×4 mm(长×宽)、厚度为0.1 mm、高度为1.5 mm,线圈摆放角度为45°,激励频率为400 kHz时的检测灵敏度最佳。仿真与试验的结果验证了焊缝涡流探头可有效检测带油漆层铝合金T型承力部件焊缝的裂纹缺陷。     

矩形-圆形涡流探头设计与碳纤维预浸料的无损检测

预浸料作为制备碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的原材料,它的质量将直接影响材料成品的性能。本文将涡流检测技术应用于预浸料的损伤检测上,针对预浸料中涡流较小,损伤信号更容易被双圆形线圈构成的发射-接收(Transmit-receive,T-R)型探头的提离影响以及该探头对损伤方向检测不敏感的问题,设计了一种矩形-圆形(Rectangle-circular,R-C)型探头。理论上,无论探头如何提离均不会对接收信号产生影响。通过三维电磁有限元仿真优化设计了矩形线圈的尺寸并验证了R-C型探头的可行性。实验研究表明,与原T-R探头相比,R-C型探头的提离带来的影响明显减小,且对预浸料上的纤维弯曲方向有很好的表征,对裂纹也有其独特的表征方式;但在相同激励下接收到的信号大小要小于原探头。     

激光多普勒流速仪系统参数优化实验研究

为获取激光多普勒流速仪光电倍增管电压、脉冲信号阈值和信噪比等级等系统参数对测量结果的影响,在自循环环形水槽中,采用对比实验,测量了相关系统参数对采样数据率、时均流速和脉动流速的影响程度.实验结果表明:光电倍增管电压在570~630V时脉动流速测量结果相对稳定;较低的脉冲信号阈值能提高采样数据率,实验时应根据采样数据率进行调节;信噪比等级对时均流速和脉动流速无影响,等级为Very Low时能满足水流实验需要.优化激光多普勒流速仪系统参数设置,将提高采样数据率和测量精度.     

基于RBF神经网络的储油罐底板缺陷量化方法

提出一种基于RBF神经网络来提高漏磁检测对储油罐底板裂纹缺陷的量化能力的方法。首先利用有限元仿真计算了不同长度、宽度、深度和倾斜角度的槽型缺陷漏磁信号,分析漏磁信号分布规律并提取磁异常幅值和占宽作为磁信号特征量,探讨了磁信号特征量与缺陷尺寸之间的关系并组建样本集。其次,建立RBF神经网络与模拟退火算法相结合的量化模型,并使用样本集对RBF神经网络进行训练,预测缺陷大小及倾角。结果表明,磁异常特征量随缺陷尺寸及角度呈现不同变化规律,通过RBF神经网络建立复杂关系网,结合模拟退火算法可精确量化缺陷,样本集内缺陷平均量化正确率约为98.71%,样本集外缺陷平均量化正确率约为86.67%。因此,基于RBF神经网络并且结合模拟退火的方法可应用于漏磁检测对储油罐底板的缺陷量化,为储油罐的安全评估提供理论依据。     

双频测速应答机灵敏度遥测参数异常下跳原因分析

针对某航天发射箭载测控合作目标双频测速应答机灵敏度遥测参数异常下跳问题，深入研究了连续波无线电外测系统的高精度测速原理，根据实际飞行弹道计算出地面连续波跟踪测量雷达系统4个测点相对于双频测速应答机接收天线的方向图，得出在灵敏度遥测参数异常下跳期间，由于迭代制导，火箭姿态变化剧烈，使得各测点的赤道面张角α变化范围较大，大大超出了双频测速应答机接收天线的增益要求，出现接收天线接收的信号变弱从而导致灵敏度在此时段异常下跳的结论。本文可为后续航天发射飞行中出现类似问题时的故障快速定位提供分析思路。     

基于闪光红外热像技术的积冰探测方法（英文）

结冰探测在防除冰系统运行中起着至关重要的作用。本文提出了利用红外热波检测技术进行了积冰探测，并运用相关分析技术探讨了积冰边缘、厚度识别与冰形重建的方法。搭建了闪光脉冲红外主动式红外积冰探测实验平台，制备了规则型与阶跃型积冰样件，借助红外热像仪采集了受脉冲红外热激励后的积冰红外热信号。运用传统边缘检测方法与新构建的高斯-拉普拉斯金字塔和面积滤波相结合的边缘检测算法进行了积冰边缘识别效果的对比与分析。利用积冰热信号的时空相关性，提出了在长短时记忆（Long short term memory,LSTM）模型中引入注意力机制建立端到端的红外探测积冰厚度预测模型（Convolutional neural netwok-long short term memory-efficient channel attention,CNN-LSTM-ECA），用以预测积冰厚度。此外，通过结合边缘检测和厚度预测，进行了阶梯状积冰样件的三维重建。结果表明，基于高斯-拉普拉斯金字塔和区域滤波的传统边缘检测算法和新的边缘检测算法都可以用于检测冰的外边缘，但新算法在检测具有内部阶梯边界的冰边缘方面显示出显著的优势。基...     

复合材料结构健康主动监测中激励信号的优化

利用L am b波频散方程及其数值求解得到的频散曲线,对L am b波模式及激励信号中心频率范围进行预测。建立了试验测试系统,利用集成在复合材料层合板上的PZT压电陶瓷片作为驱动器和传感器,激励并接收结构中激发的L am b波信号。对具有不同函数形式、中心频率和波峰数的信号激励,结构中传播的L am b波模式进行试验研究,为激励信号的选择与优化提供依据。利用H ilbert-Huang变换及H ilbert谱提取传感器信号特征,提出了L am b波信号在结构中传播时的能量衰减率和损伤敏感度两个考察指标,并据此对激励信号进行优化。实验结果表明,优化后的激励信号在结构中能激发出单一模式的L am b波(S0模式),有效地抑制了多模式现象的出现。同时,激发出的L am b波具有最低的能量衰减和最高的损伤灵敏度,响应信号特征明显,便于损伤识别。     

机场跑道改性沥青混凝土抗冲击性能

为研究中高应变率下NRP和掺高粘剂的SBS两种改性剂对AC-13型沥青混凝土动力性能的影响,采用直径74 mm SHPB装置进行了4个气压下的冲击压缩试验,获得了不同种类改性沥青混凝土的破坏形态及应力-应变曲线。研究表明：沥青混凝土动态应力-应变曲线分为弹性变形、塑性强化和塑性破坏3个阶段,破坏形态分为裂缝、破损、块裂和碎裂4种;两种改性剂均能改善沥青混凝土的抗冲击性能,并且对峰值应力和冲击韧性的应变率敏感性有一定影响,在不同应变率范围内两种改性剂对冲击韧性增强作用不同,NRP对峰值应力增强作用优于掺高粘剂的SBS;应变率超过130/s时,沥青混凝土出现弹性模量退化现象,NRP对弹性模量有提高作用。