涡流检测快速缺陷反演方法研究

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缺陷反演是在成功探伤基础上,对涡流信号进行分析,进一步推断导体中缺陷类型、具体形状,或媒质参数。缺陷反演是电磁检测中较正问题更为复杂的反问题,是涡流检测非常重要的一个方面。反演理论和技术在无损检测、医疗诊断、地球物理勘探、军事上隐身和反隐身等领域都有着重要的应用。涡流检测反问题的求解至今仍然缺少成熟的理论体系和快速可靠的算法,因此对缺陷反演技术的研究具有极其重要的意义。  对涡流检测关于缺陷反演的相关仿真可以指导缺陷反演技术的研究。相对于实验研究,仿真研究成本更低,也更加灵活,并且可以有效的避免实验研究中不确定因素带来的干扰。基于此,本文根据电磁场理论,运用有限元数值仿真方法对缺陷反演展开研究,提出了一套新的缺陷反演方案。根据本文提出的缺陷反演方案,建立缺陷反演的仿真模型,使用实验室用Fortran语言编写的仿真程序进行计算,使用MATLAB编写迭代程序进行数据处理,实现对缺陷的反演。  具体来说,本文采用二维轴对称以及三维有限元仿真程序对缺陷反演展开研究,分正问题和反问题两个方面。正问题方面,根据二维轴对称模型,改变板厚,仿真出不同板厚下线圈电压,建立某一频率下电压与板厚之间的关系,根据三维有限元仿真模型,改变工件底面倾斜角,仿真得到工件底面不同倾斜角对应的电压变化量,建立电压变化量与工件底面倾斜角之间的关系。然后建立下表面存在缺陷的三维有限元仿真模型,使用实验室用Fortran语言编写的计算程序,对样品板进行扫描检测,仿真计算得到缺陷的涡流检测信号。反问题方面,根据计算出的扫描电压并结合电压与板厚的关系,直接反演出缺陷轮廓。然后以电压与板厚、电压变化量与工件底面倾斜角这两个关系为基础,根据本文所提出的迭代算法用MATLAB编写迭代程序,对直接反演结果进行迭代修正,最终反演得到的缺陷轮廓与缺陷真实轮廓几乎重合。结果表明,本文所提出的缺陷反演方案可以快速精确的重构缺陷形状,为定量反演缺陷提供了一条新的研究思路。
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