摘要：高速漏磁检测过程中,有效磁化时间非常短,磁后效影响不可忽略,导致被测构件无法实现磁饱和,漏磁信号无法产生。提出一种基于多级磁化的高速漏磁检测技术,使得高速下被测构件建立饱和磁场,抑制磁后效影响。首先建立多级磁化理论模型,采用Biot-Savart定律分析了多级磁化技术机理,通过涡流效应分析了多级磁化技术对磁后效的抑制作用,利用有限元方法计算分析不同磁化结构作用下钢管内涡流分布状态及缺陷漏磁场分布情况。最后设计高速漏磁检测平台,对不同运行速度下钢管内部缺陷检测进行实验研究。结果表明,多级磁化技术可有效实现磁场叠加,提高磁场均匀性,抑制磁后效对高速磁化过程的影响,提高漏磁检测方法的检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。

摘要：设计采用轻便的低精度MEMS惯性器件搭载管道清管器的方法实现管道地理坐标的内检测,由于器件精度较低,惯导算法的误差不断累积,不能满足定位要求。根据这一问题,通过里程轮校准检测器的速度,通过重锤校准检测器的姿态角,里程轮和重锤的误差不会累积,可以提高定位的精度;采用误差补偿方法,建立了姿态,速度和位置的误差模型,将里程轮和重锤的输出与惯导计算的结果之差作为观测量,建立观测方程;误差模型利用倾角表示姿态角误差,产生非线性问题,为此,采用无迹卡尔曼滤波方法,在惯导算法中对滤波估计的误差进行补偿。结果表明,利用该算法可以降低误差的影响,实现内检测条件下管道地理坐标的测量,具有一定的应用价值。

摘要：在高速漏磁检测过程中,随着检测速度增加,有效磁化时间减少,导致被测构件饱和场无法建立,影响磁化效果。采用方波激励模拟外磁场瞬变情况,建立瞬磁场作用下钢管内部磁场响应模型,对钢管内部饱和场建立过程及影响因素进行研究;分析高速漏磁检测时缺陷漏磁场特征,利用有限元方法计算磁场强度和钢管材质对磁化滞后时间及缺陷检测的影响;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度和不同外磁场强度下钢管缺陷进行实验研究。结果表明,外磁场瞬变时,钢管内壁中心磁场明显滞后于外磁场,钢管内部饱和场建立时间与磁场强度和材料电导率有关,提高外磁场强度,可快速建立饱和场,减弱磁化滞后时间和涡流效应影响,提升缺陷检测效果和漏磁检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。

摘要：针对管道地理坐标测量系统低精度惯性测量单元(inertial measurment unit,IMU)初始对准问题,提出一种管道定位的初始对准方法.针对大角度情况进行粗对准,然后在小角度范围内再进行精对准.在精对准过程中,对测量信号采用一阶马尔科夫模型,提取出符合kalman滤波模型的白噪声分量,随后建立13维状态量的kalman状态方程以及观测方程.对于较大方位误差角引起的非线性,采用Cubature Kalman滤波(Cubature Kalman filtering,CKF)算法对非线性模型进行状态估计,解决了滤波模型的非线性问题并进行了静态对准实验.实验结果表明,设计的算法在计算时间上优于Unscented粒子滤波(Unsented particle filtering,UPF)算法,适于作为管道地理坐标测量的初始对准算法.

摘要：针对铝板斜向裂纹缺陷检测问题,提出了一种非对称斜向曲折型线圈电磁超声导波换能器设计结构。通过毕奥萨伐尔定律建立了曲折型线圈及非对称斜向曲折型线圈的等效力磁模型,分析了电磁超声换能机理中洛伦兹力、磁感应强度与主声束传播特性的关系,实验验证了不同斜向角度的曲折型线圈电磁超声换能器缺陷检测能力。结果表明,斜向曲折型线圈结构电磁超声换能器主声束回波信号呈非对称分布,其主声束方向垂直于换能器线圈工作导线,斜向角度变化可实现电磁超声导波在铝板中的传播方向控制,为铝板中全方位裂纹缺陷检测提供了理论依据与应用基础。

摘要：为了对较厚钢板进行缺陷检测,采用对低压大功率的电源进行斩波的方式产生大电流脉冲,设计圆柱形探头,采用激励线圈缓慢放电的方式检测钢板表面缺陷;设计矩形探头,采用激励线圈瞬间放电的方式检测钢板亚表面;对脉冲涡流瞬态感应电压信号进行小波滤噪和幅值归一化处理。实验结果表明,小波滤噪可以提高检测精度,对信号幅值进行归一化处理可以更直接地反映不同深度缺陷产生的曲线间的相互关系,大电流激励的脉冲涡流信号幅值能反映较厚钢板表面和亚表面缺陷深度。

摘要：涂敷防腐层是确保油气管道完整性非常重要的手段,但因环境或外力等因素使防腐层产生剥离、孔洞等缺陷。本文针对埋地管道外涂防腐层轴向剥离、孔洞缺陷,利用粘弹性动力学理论建立能量平衡单元体F的双层结构波动模型,对单元体F的频散特性、能量密度和导波衰减进行理论分析和数值计算,并设计SH-EMAT换能器进行了防腐层剥离缺陷实验研究。研究表明:防腐层剥离程度可引起单元体F中各模态频散特性变化,防腐层剥离厚度越大,SH导波模态对应相速度、群速度越大,且差异显著。在一定频率范围内,其相速度与防腐层剥离缺陷尺寸成正比。导波能量衰减依赖于能量密度因子QE且独立于导波模态,能量密度趋向于防腐层等效粘弹性介质的剪切速度倒数;单元体F中能量密度因子QE的特征参数可为管道防腐层剥离、孔洞缺陷内检测的量化研究提供理论依据。

摘要：环焊缝是管道检测数据分析的重要参照物,可用于修正里程轮的累积误差,因此,标定环焊缝是管道漏磁内检测数据分析的必要环节。本文结合漏磁数据的特征和环焊缝在管壁上的空间分布特征,提出一种具有多尺度感受野的轻量化卷积神经网络模型。模型利用具有单传感器感受野的轴向一维卷积和具有周向全局感受野的周向环形卷积,使得环焊缝特征得到了有效提取。借鉴标签平滑的思想,对样本标签进行了增广设计。此外,对损失函数、激活函数也进行了优化设计,最终实现对环焊缝的智能定位。最后,从多种管径的在役管道检测数据中收集了5676个样本,对模型进行了训练和评估。实验结果显示,模型具有较好收敛稳定性,在测试集上的精度达到了93.90%,召回率达到了94.79%。此外,利用未参与模型训练的Φ610管道漏磁内检测数据,对模型进行了应用测试,模型同样表现出了较好的鲁棒性,其F1值达到了0.93,说明模型具有较好的泛化能力,具备一定的工程应用价值。

摘要：提出了一种基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片。这种传感器充分利用了多晶硅机械特性和多晶硅纳米膜的压阻特性优势,提高了传感器满量程输出和过载能力。利用有限元方法设计了仿真模型,通过对弹性膜片应力分布的静态分析和非线性接触分析,给出了提高这种压力传感器满量程输出和过载能力的设计方法。并试制了量程为2.5 MPa的传感器芯片样品。测试结果表明样品的过载压力超过7倍量程,5 V供电条件下,满量程输出达到362 m V。

摘要：针对长距铁磁性油气管道在线缺陷检测所产生的庞大数据量问题,提出一种管道漏磁检测实时数据压缩算法.在实时压缩和提升小波编码的基础上,设计了一种基于双缓冲区模型的实时数据采集、压缩、存储系统.通过分析管道漏磁数据的特点,提出一种以整数提升小波变换、结合自适应算术编码为核心的无损压缩算法,无损压缩比可达9.166∶1.实验结果表明,该算法在基于PC104总线采集卡的硬件模拟实验环境下具有一定的可行性,并能满足实际系统采集速度、存储速度以及压缩比的要求.