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摘 要:脉冲涡流检测技术是一种新型的无损检测技术,该技术采用占有一定宽频带的脉冲信号作为激励信号,在缺陷检测过程中可以得到更加丰富的检测信息。另外,利用特征量和相应信号波形来对缺陷进行检测和定量分析,对试件内部缺陷能有更好的检测效果,因此在实际生产过程中有较大的价值。 本文所述的脉冲涡流检测系统包括硬件系统和软件设计,硬件实验平台有:激励线圈、线圈驱动线路、信号放大器、功率放大器、数据采集电路、实验试件、显示电路、报警系统、A/D数据转换电路等。其中,激励信号由函数发生器产生,探头采用霍尔传感器作为信号检测传感器。理论分析采用Comsol有限元仿真,为探头设计提供参考依据,利用Matlab软件实现对采集信号的分析和处理,并实现对所采集的信号的滤波和去噪,从而得到被测试件的相关特征值,如电压峰值和峰值时间等。利用C++和Matlab实现试件缺陷的实时检测,提取信号的特征值实现对试件缺陷的检测和定量分析。通过多组实验,将实验的分析结果与Comsol所得的理论数据分析相比较,验证了本文所采用的方法的准确性和有效性。 最后,对整个论文做了总结,并对进一步的工作提出了建议。 关键字:脉冲涡流;试件缺陷;定量检测;有限元仿真
目录 摘要 ABSTRACT 第1章 绪论-1 1.1 课题研究的目的和意义-1 1.2 脉冲涡流检测技术概述-1 1.3 国内外脉冲涡流检测技术现状-1 1.3.1国内研究现状-2 1.3.2国外研究状况-2 1.4 脉冲涡流检测技术的发展趋势-2 1.5 研究的主要内容-3 1.5.1 检测探头的设计-3 1.5.2 数据采集与数据处理-3 1.5.3 硬件电路设计-3 1.5.4 系统调试应用-3 第2章 脉冲涡流检测技术的理论研究-5 2.1 脉冲涡流检测技术的原理-5 2.2 有效探测距离分析-5 2.3 边缘效应-6 2.4 检测线圈瞬态电压的计算-6 2.5 脉冲涡流信号的理论计算-6 2.5.1脉冲信号的分解-6 2.5.2单频谐波激励信号的叠加-7 第3章 基于COMSOL仿真实验的设计-9 3.1 仿真实验方法与过程-9 3.2 仿真软件COMSOL的应用-9 3.2.1 COMSOL软件简介-9 3.2.2 创建仿真模型-9 3.2.3 设定仿真参数-10 3.2.4 创建基本模型、设定边界条件-10 3.2.5 网格化与求解-11 3.3 运用Matlab分析处理仿真数据-14 第4章 实验系统的设计-17 4.1 激励信号源-17 4.2 探头的设计-18 4.2.1 霍尔元件的选择-18 4.2.2 线圈的绕制-19 4.3 功率放大电路-19 4.4 检测信号放大电路-20 4.5 试块的设计-21 4.6 C8051F34X单片机系统-21 4.6.1 C8051F34X系统简介-21 4.6.2 单片机工作原理-22 4.7 NI-PXI数据采集系统-23 4.8 Labview程序设计-25 4.9 试验过程-26 4.9.1 检测系统调试-26 4.9.2 试验步骤-27 4.10 数据处理-27 4.10.1 滤波-27 4.10.2 检测信号的平均处理-29 4.10.3 特征值的提取-30 4.10.4 误差分析-31 4.10.5 仿真数据与实验数据的比较-31 第5章 结论与展望-33 5.1 实验结论-33 5.2 展望-33 参考文献-35 致谢-36 |