焊缝裂纹漏磁检测的空间分辨率影响研究

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铁磁性材料广泛应用于各类工业设备中,漏磁检测是检测铁磁性材料的主要方式之一。漏磁检测的精度和数据量与空间分辨率正相关,但对于特定的检测对象,其所需的空间分辨率存在上限,超出需要的空间分辨率只增加数据量而几乎不增加检测精度。最合理的空间分辨率应恰好满足检测精度需要,达成精度与数据量的平衡。而目前的漏磁检测空间分辨率越来越高,在某些情况下已非必要。因此,有必要对漏磁检测空间分辨率的影响进行研究,得出合理的空间分辨率。焊缝裂纹是漏磁检测中对空间分辨率需求较高的常见缺陷,满足焊缝裂纹的检测需求能保证大部分缺陷的检测需求。现有的漏磁检测研究缺少对焊缝裂纹的系统性分析,通常把焊缝裂纹简化为普通裂纹处理,误差较大。本文详细分析了焊缝裂纹的漏磁场特性,建立了有别于普通裂纹的焊缝裂纹漏磁场仿真模型,并基于仿真模型提出了焊缝裂纹漏磁检测所需空间分辨率的分析方法。经实验验证,分析所得空间分辨率检测能完整采集漏磁场信息,有较好的抗噪声能力。分析结果能为漏磁检测空间分辨率的设置提供参考,避免不必要的数据处理成本。本文主要研究内容如下:1)建立了有别于普通裂纹的更精确焊缝裂纹漏磁场模型。从基本物理原理出发,探讨了焊缝裂纹生成漏磁场的机制,指出焊缝裂纹与普通裂纹的差异,总结了焊缝裂纹对漏磁检测信号的主要影响因素,分别建立了焊缝裂纹的磁偶极子模型和有限元模型。基于仿真模型,详细分析了裂纹、余高、磁导率分布等焊缝裂纹参数对漏磁检测信号的影响,为焊缝裂纹空间分辨率需求分析提供了理论基础。2)提供了一种漏磁检测所需空间分辨率的分析方法。根据焊缝裂纹漏磁检测信号与其所需空间分辨率的关系,以检测信号的最大带宽决定其所需的空间分辨率。分析了漏磁检测信号的特点,选择了适合漏磁检测信号的带宽选取方式。使用模型仿真分别分析了焊缝裂纹各主要参数对信号带宽的影响。结合仿真结果和实际工程背景,得出了具有最大带宽的焊缝裂纹漏磁检测信号,再以此得到了焊缝裂纹所需的空间分辨率。3)分别设计了漏磁检测实验和磁光成像检测实验验证模型仿真,分析了上述所得空间分辨率的抗噪声能力,并以磁光成像检测实验验证降低分辨率后的漏磁检测效果。
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