新型窗函数适配的热障涂层太赫兹盲反卷积方法

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作者 龚云丽 曹丙花 +2 位作者 孙凤山 范孟豹 叶波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期270-279,共10页

热障涂层太赫兹信号严重混叠导致反射峰辨识困难,降低了厚度测量精度。为此,提出了新型窗函数适配的盲反卷积方法,通过增强窗函数与脉冲特征的相似性,提高反卷积信号的重建精度。首先,基于解析模型探究了热障涂层太赫兹反射峰特征,应用... 热障涂层太赫兹信号严重混叠导致反射峰辨识困难,降低了厚度测量精度。为此,提出了新型窗函数适配的盲反卷积方法,通过增强窗函数与脉冲特征的相似性,提高反卷积信号的重建精度。首先,基于解析模型探究了热障涂层太赫兹反射峰特征,应用互相关理论与群智能算法构建新型窗函数,提升了其与波形相似性,据此设计有限脉冲响应(FIR)滤波器消除信号混叠。然后,提取前3次回波获取飞行时间与折射率计算得到陶瓷层厚度,利用Kirchhoff近似表征陶瓷层表面粗糙度影响,修正折射率,降低了测厚误差。最后,通过实验验证了方法的有效性。结果表明,相较于频域小波反卷积和最大相关峰度反卷积,本文方法折射率测量精度分别提升76.32%、83.51%,厚度测量精度分别提升76.20%、89.67%。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 新型窗函数 盲反卷积 热障涂层 厚度测量

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基于异常主导损失的残差跨域网络热障涂层太赫兹测厚方法

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作者 曹丙花 孙凤山 +1 位作者 范孟豹 叶波 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期287-299,共13页

热障涂层微观结构、粗糙度不均匀和厚度小幅变化对太赫兹波影响高度混叠,降低了测厚精度。为此,提出了异常主导损失函数驱动的残差跨域网络测厚方法,减少检测离群值。首先,构建了太赫兹信号解析模型,探究出飞行时间与折射率分别可由时... 热障涂层微观结构、粗糙度不均匀和厚度小幅变化对太赫兹波影响高度混叠,降低了测厚精度。为此,提出了异常主导损失函数驱动的残差跨域网络测厚方法,减少检测离群值。首先,构建了太赫兹信号解析模型,探究出飞行时间与折射率分别可由时域与频域数据求解,设计了快速傅里叶变化层映射出频域特征,基于门控循环网络层感知时域信号变化,依据测厚机理,提出以除法层连接,形成了残差跨域网络结构。然后,由于粗糙度与微观结构变化对太赫兹信号峰值影响混叠,创新构建了异常主导损失函数,增大离群值权重,使网络聚焦于修正测厚离群值。最后,制备了热障涂层样品,开展了太赫兹实验,结果表明,所提出方法最大测厚相对误差小于2.5%。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 热障涂层 厚度测量 异常主导损失 残差网络

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企业研究生工作站模式下机械工程专业学位研究生培养机制的探索与实践 被引量：22

3

作者 范孟豹 李威 +1 位作者 杨雪锋 王禹桥 《学位与研究生教育》 CSSCI 北大核心 2014年第3期38-42,共5页

介绍了中国矿业大学机电工程学院与徐州随车起重机、常州科研试制中心、东南电梯、徐州中粮设备等公司在企业研究生工作站模式下对专业学位研究生培养机制的探索与实践,阐述了企业研究生工作站人才培养模式的成效,分析了当前企业研究生... 介绍了中国矿业大学机电工程学院与徐州随车起重机、常州科研试制中心、东南电梯、徐州中粮设备等公司在企业研究生工作站模式下对专业学位研究生培养机制的探索与实践,阐述了企业研究生工作站人才培养模式的成效,分析了当前企业研究生工作站运行机制中存在的问题,为下一步人才培养机制改革提出了针对性的措施。 展开更多

关键词 企业研究生工作站 专业学位研究生 机械工程 培养机制 中国矿业大学

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多层导电结构厚度电涡流检测解析模型及实验验证 被引量：6

4

作者 范孟豹 黄平捷 +3 位作者 叶波 侯迪波 张光新 周泽魁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第27期142-147,共6页

从准静磁场条件下的Maxwell方程组出发,采用矢量磁位法,推导了位于任意多层导电结构上方圆柱型电涡流探头的阻抗解析模型。在阻抗计算中引入符号运算法求解矢量磁位表达式系数,大大减小了程序计算量,提高了程序效率。将阻抗解析模型应... 从准静磁场条件下的Maxwell方程组出发,采用矢量磁位法,推导了位于任意多层导电结构上方圆柱型电涡流探头的阻抗解析模型。在阻抗计算中引入符号运算法求解矢量磁位表达式系数,大大减小了程序计算量,提高了程序效率。将阻抗解析模型应用于单层和两层导电结构厚度检测,分别研究和分析了单层厚度、铝基体上铜涂镀层厚度及铜基体上铝涂镀层厚度变化对探头阻抗变化的影响规律。仿真及实验结果表明,所推导的理论模型正确,可应用于导电结构厚度和材料属性检测的反演以及电涡流检测系统的参数优化。 展开更多

关键词 多层导电结构 厚度检测 电涡流检测 解析模型

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多层导电结构电涡流检测探头阻抗解析模型及数值计算 被引量：5

5

作者 范孟豹 黄平捷 +3 位作者 叶波 侯迪波 张光新 周泽魁 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期50-54,共5页

基于准静磁场条件下的Maxwell方程组,建立半无限大任意多层导电结构上方圆柱形线圈模型,推导线圈阻抗变化量的解析表达式。该表达式是含有Bessel函数积分的积分区域从零到无穷大的非常复杂的二重广义积分,并且被积函数在零点处有奇点。... 基于准静磁场条件下的Maxwell方程组,建立半无限大任意多层导电结构上方圆柱形线圈模型,推导线圈阻抗变化量的解析表达式。该表达式是含有Bessel函数积分的积分区域从零到无穷大的非常复杂的二重广义积分,并且被积函数在零点处有奇点。为选择合适的数值计算方法,证明线圈阻抗增量解析表达式的被积函数在零点处极限的存在性和极限值以及被积函数从零到无穷积分区域上的收敛性。在线圈阻抗增量的数值计算中分块化计算被积函数以提高计算效率,并采用自适应辛普森算法计算Bessel函数积分以提高计算精度。针对厚度检测问题进行仿真与试验验证。计算结果与试验结果吻合良好,表明研究结果是有效的,不仅有助于电涡流检测探头阻抗仿真器的建立,也可用于试验系统的参数优化。 展开更多

关键词 电涡流检测 多层导电结构 解析模型 阻抗计算

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涡流检测中阻抗信号的分解技术 被引量：8

6

作者 范孟豹 黄平捷 周泽魁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期725-726,729,共3页

主要研究了涡流检测系统中用于分离阻抗信号的相敏检波和X-R正交分解的原理和技术,给出了实现该功能的电路设计原理图,对于涡流检测技术的提高,具有较大的参考和应用价值。

关键词 涡流检测 相敏检波 X-R 正交分解 电路

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脉冲涡流解析模型研究 被引量：3

7

作者 范孟豹 黄平捷 +3 位作者 叶波 侯迪波 张光新 周泽魁 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1621-1624,共4页

研究任意层平板型导电结构脉冲涡流(PEC)差动探头输出信号的解析模型.建立谐波激励下探头阻抗的解析模型,并将探头阻抗解析模型由二重积分转化为定积分,大大减小了计算量;采用有限项傅里叶谐波近似脉冲信号,建立差动探头等效电路,从而... 研究任意层平板型导电结构脉冲涡流(PEC)差动探头输出信号的解析模型.建立谐波激励下探头阻抗的解析模型,并将探头阻抗解析模型由二重积分转化为定积分,大大减小了计算量;采用有限项傅里叶谐波近似脉冲信号,建立差动探头等效电路,从而应用叠加原理以仿真电压脉冲激励下探头的输出信号.为了验证模型的有效性,针对导电结构厚度检测问题进行仿真与实验测量.计算结果与实验结果吻合良好,表明研究结果是正确的.研究的脉冲涡流探头输出解析模型可用于理解脉冲涡流检测机理、构建探头响应仿真器和改进反演算法. 展开更多

关键词 脉冲涡流检测 傅里叶级数 解析模型 导电结构 厚度测量

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金属管件电涡流检测偏心效应的解析建模与仿真 被引量：2

8

作者 范孟豹 尹亚丹 曹丙花 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第30期133-138,21,共6页

电涡流方法是金属管道质量检测的一种有效手段,该方法要求探头和管道同轴。然而在实际工程应用中有很多干扰因素都会引起探头位置波动(即偏心),进而影响检测结果的精度和准确性。该文通过引入二阶矢量磁位,应用分离变量法建立了互感式... 电涡流方法是金属管道质量检测的一种有效手段,该方法要求探头和管道同轴。然而在实际工程应用中有很多干扰因素都会引起探头位置波动(即偏心),进而影响检测结果的精度和准确性。该文通过引入二阶矢量磁位,应用分离变量法建立了互感式探头偏心效应的解析模型;以此为基础仿真研究了不同材料、不同频率条件下偏心效应对探头信号的影响规律,并对偏心效应引入的误差进行评估。结果分析表明,偏心效应的阻抗变化近似为直线,且探头信号误差随着偏心量的增加显著增大,必须采取适当措施予以抑制。研究结果为研究偏心效应抑制算法提供了理论指导,有助于提高金属管道无损检测与评估的精度。 展开更多

关键词 电涡流检测 金属管道 偏心效应 建模 仿真

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基于PSO的抗扰动最少拍控制器设计 被引量：1

9

作者 范孟豹 吴根龙 +2 位作者 王禹桥 杨雪锋 李威 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第4期38-42,49,共6页

在输入和扰动共同作用下,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的最少拍控制器的自动设计方法。基于扰动作用下最少拍控制器的设计理论构建修正等式,然后根据等式两边对应项系数相等以建立适应度函数,进而应用粒子群优化算法求解修正等式中的... 在输入和扰动共同作用下,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的最少拍控制器的自动设计方法。基于扰动作用下最少拍控制器的设计理论构建修正等式,然后根据等式两边对应项系数相等以建立适应度函数,进而应用粒子群优化算法求解修正等式中的未知数,以实现最少拍控制器的自动化设计。实例仿真发现,应用该算法和手工计算的结果一致,验证了该方法的可行性和准确性。研究结果为最少拍控制器的教学和工程应用提供了一种计算机辅助设计工具。 展开更多

关键词 计算机控制 最少拍控制器 扰动抑制 粒子群优化算法 仿真

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基于粒子群优化算法的最小拍无波纹控制器设计 被引量：1

10

作者 范孟豹 董事 +2 位作者 王禹桥 杨雪锋 刘玉飞 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第9期80-83,87,共5页

针对最小拍无波纹控制器教学中存在的计算量大的问题,提出了一种应用粒子群优化算法自动求解最小拍无波纹控制器的方法。通过应用系统的闭环Z传递函数和闭环误差Z传递函数之间的数学关系构造适应度函数,然后采用粒子群优化算法求解闭环... 针对最小拍无波纹控制器教学中存在的计算量大的问题,提出了一种应用粒子群优化算法自动求解最小拍无波纹控制器的方法。通过应用系统的闭环Z传递函数和闭环误差Z传递函数之间的数学关系构造适应度函数,然后采用粒子群优化算法求解闭环Z传递函数和闭环误差Z传递函数中的未知系数,以实现最小拍无波纹控制器设计的自动化。数值仿真结果表明,应用该算法和手工计算的结果一致,验证了该算法的可行性和准确性。研究结果为更好地开展最小拍无波纹控制器设计的理论教学、实验和工程应用提供了一种计算机辅助设计工具和思路。 展开更多

关键词 计算机控制系统 最小拍无波纹控制器 粒子群优化算法 仿真

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专业学位研究生课程体系设置研究--以机械工程专业为例 被引量：3

11

作者 范孟豹 李威 +2 位作者 曹丙花 王禹桥 杨雪锋 《中国教育技术装备》 2016年第2期9-11,共3页

比较研究国内外高校专业学位硕士研究生课程体系,以机械工程专业现有课程体系为例,分析我国研究生课程体系中存在的问题,并对改革课程体系以提高机械工程专业学位研究生的综合能力提出应对措施。

关键词 专业学位 硕士研究生 机械工程 课程体系

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机械工程专业学位研究生培养模式研究 被引量：4

12

作者 范孟豹 李威 +2 位作者 王禹桥 曹丙花 杨雪锋 《中国教育技术装备》 2015年第22期85-87,共3页

分析国内外专业学位研究生培养现状,以机械工程专业为例,揭示机械工程专业学位研究生培养模式存在的问题,从培养目标、课程体系、导师队伍、实践能力、论文撰写等方面对机械工程专业学位研究生教育的培养模式进行研究。

关键词 机械工程专业学位 学术型研究生 研究生教育

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气门推杆质量控制的自动化涡流检测系统

13

作者 范孟豹 曹丙花 王琪 《无损检测》 2018年第7期69-74,共6页

针对基于人工检测的气门推杆质量控制方法存在效率低、容易漏检、不可靠等问题,提出了基于电磁感应原理的气门推杆涡流检测方法,设计了一套自动化检测系统。该系统包括机械结构、电气控制、检测装置等,能够实现气门推杆的自动上料、工... 针对基于人工检测的气门推杆质量控制方法存在效率低、容易漏检、不可靠等问题,提出了基于电磁感应原理的气门推杆涡流检测方法,设计了一套自动化检测系统。该系统包括机械结构、电气控制、检测装置等,能够实现气门推杆的自动上料、工位传输、仪器检测、自动分选等功能,从而完成气门推杆质量的自动判别。通过建立涡流响应信号的有限元模型,仿真研究了探头与推杆球头距离变化时涡流信号的变化规律,确定了推杆检测盲区。从现场人工检测合格的气门推杆中选择了100根进行测试,系统识别出了5根不合格气门推杆,并经复检确认。测试结果表明,设计的自动化检测系统可以显著提高检测效率和准确性。 展开更多

关键词 气门推杆 质量控制 无损检测 涡流检测 表面缺陷

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基于捷联惯导的采煤机定位定姿技术实验研究 被引量：45

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作者 杨海 李威 +2 位作者 罗成名 范孟豹 应葆华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2550-2556,共7页

针对煤矿井下"三机"自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航(SINS)的采煤机位姿定位方法。该方法利用捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀... 针对煤矿井下"三机"自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航(SINS)的采煤机位姿定位方法。该方法利用捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪实时测量采煤机的加速度和角速度信息,并根据四元数捷联惯导位姿解算方法解算出采煤机的实时位置和姿态信息,得到精确的采煤机运动轨迹,实现对采煤机的实时体定位。对定位平台进行仿真和利用综采工作面"三机"实验装置搭建采煤机捷联惯导定位实验平台进行实验,结果表明,采煤机捷联惯导定位系统能够准确跟踪基准轨迹,采煤机沿工作面方向运行20 m,位置姿态跟踪误差分别为0.5 m和0.7°,满足煤矿采煤机定位精度要求,该系统能够实现采煤机的实时精确定位。 展开更多

关键词 采矿机群 采煤机跟踪 捷联惯导 定位定姿 精度分析

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一种采用灰色马尔科夫组合模型的采煤机记忆截割算法 被引量：31

15

作者 樊启高 李威 +2 位作者 王禹桥 范孟豹 杨雪锋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期3054-3058,共5页

针对传统采煤机记忆截割策略需要频繁人工调整摇臂高度导致效率和精度低等不足,提出利用灰色马尔科夫组合模型的采煤机自适应记忆截割策略。当采煤机截割岩石时,首先根据截割高度先验数据,利用灰色模型得到截割高度预测数据,在此基础上... 针对传统采煤机记忆截割策略需要频繁人工调整摇臂高度导致效率和精度低等不足,提出利用灰色马尔科夫组合模型的采煤机自适应记忆截割策略。当采煤机截割岩石时,首先根据截割高度先验数据,利用灰色模型得到截割高度预测数据,在此基础上,对该预测数据进行残差计算和状态划分,确定马尔科夫链状态概率矩阵。通过马尔科夫链状态概率矩阵对灰色模型进行反馈修正,得到采煤机截割高度自适应调整值。通过模拟采煤机工作面调整高度,对2种采煤机记忆截割策略进行仿真分析。研究结果表明:传统记忆截割模型可信度为96.26%,但需要5次人工调整,而灰色马尔科夫记忆截割模型的可信度在无人干预下高达99.20%;基于灰色马尔科夫组合模型的采煤机记忆截割策略不仅具有更高的控制精度,而且大大提高了采煤机的自动化水平。 展开更多

关键词 采煤机 记忆截割 灰色马尔科夫模型

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移动无线传感器网络下的采煤机定位精度 被引量：7

16

作者 罗成名 李威 +3 位作者 樊启高 范孟豹 杨海 王彭鹏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期428-434,共7页

基于节点的信号强度和距离解算模型,建立局域强信号与定位子空间的对偶映射,在此基础上推导包含测距误差和锚节点误差的拓展克拉美-罗下限方程。仿真研究无线测距误差、锚节点密度和锚节点基准坐标漂移方向等多因素对采煤机定位精度的影... 基于节点的信号强度和距离解算模型,建立局域强信号与定位子空间的对偶映射,在此基础上推导包含测距误差和锚节点误差的拓展克拉美-罗下限方程。仿真研究无线测距误差、锚节点密度和锚节点基准坐标漂移方向等多因素对采煤机定位精度的影响,并在实验室三机模型上进行测试。实验结果表明:由无线测距误差引起的采煤机定位误差占到92.9%,且沿采煤机截割方向误差分量占78.11%以上,而通过增加锚节点密度以及减少移动节点与锚节点间垂直距离能减少定位误差。实验结果与仿真结果基本一致。研究结果可为移动传感器网络下采煤机精确定位提供理论与技术支撑。 展开更多

关键词 综采工作面 采煤机 无线传感器网络 定位精度 不确定锚节点

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基于太赫兹波时域光谱技术的纺织材料鉴别和分类技术研究 被引量：10

17

作者 曹丙花 范孟豹 荆胜羽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1748-1751,共4页

提出了一种基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和聚类分析方法的纺织材料鉴别和分类方法,并以几种典型的棉材料作为实验介质证明此方法的可行性。利用THz-TDS系统测得了介质在THz波段的时域光谱信号,并从中提取出其吸收光谱。应用主成分... 提出了一种基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和聚类分析方法的纺织材料鉴别和分类方法,并以几种典型的棉材料作为实验介质证明此方法的可行性。利用THz-TDS系统测得了介质在THz波段的时域光谱信号,并从中提取出其吸收光谱。应用主成分分析法提取纺织材料吸收光谱的特征,然后应用马氏距离分类法对这些材料进行分类,实验结果表明这五种材料可以被准确区分。研究结果表明以纺织纤维的THz吸收光谱作为数据特征,采用主成分分析法与马氏距离判别法相结合的方法鉴别成分相似的纺织纤维是可行的,该方法有望为成分相近的纺织材料鉴别提供一种有效的分析方法。 展开更多

关键词 太赫兹波 纺织材料 主成分分析 马氏距离判别法

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多层导电结构电涡流扫描检测缺陷自动识别和分类技术研究 被引量：4

18

作者 叶波 蔡晋辉 +2 位作者 黄平捷 范孟豹 周泽魁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2253-2258,共6页

多层导电结构涡流检测中,缺陷的自动识别和分类是急需解决的重要问题.提出了一种新的缺陷信号自动检测识别和分类方法,首先采用幅值中值预判和小波分析方法进行信号预处理,自动识别并提取包含缺陷的涡流检测信号片段;然后运用主分量分... 多层导电结构涡流检测中,缺陷的自动识别和分类是急需解决的重要问题.提出了一种新的缺陷信号自动检测识别和分类方法,首先采用幅值中值预判和小波分析方法进行信号预处理,自动识别并提取包含缺陷的涡流检测信号片段;然后运用主分量分析法对含有缺陷的信号片段进行特征提取;接着构建最近均值、K近邻、BP网络和支持向量机四种分类器对缺陷信号进行分类;最后进行了实验研究,对多层导电结构三种形状缺陷的扫描检测信号进行识别和分类,验证了本文所提出方法的有效性,并比较了各分类器的性能,根据识别和分类错误率大小,可看出支持向量机分类器具有较好的鲁棒性和稳定性. 展开更多

关键词 主分量分析 多层导电结构 涡流无损检测 自动识别 缺陷分类

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蒸汽发生器传热管电涡流检测探头响应的理论建模与仿真 被引量：6

19

作者 谢伟 范孟豹 +2 位作者 曹丙花 刘芳沁 侯鹏磊 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2014年第8期923-926,共4页

为了研究蒸汽发生器传热管缺陷与探头信号的定量关系以实现缺陷的自动定量检测,利用有限元方法建立了蒸汽发生器传热管电涡流检测探头响应的理论模型。通过仿真和实验研究环形槽和腐蚀坑两种典型缺陷的探头响应信号,发现仿真与实验结果... 为了研究蒸汽发生器传热管缺陷与探头信号的定量关系以实现缺陷的自动定量检测,利用有限元方法建立了蒸汽发生器传热管电涡流检测探头响应的理论模型。通过仿真和实验研究环形槽和腐蚀坑两种典型缺陷的探头响应信号,发现仿真与实验结果的规律一致,验证了所建模型的正确性。随后,应用本文所建理论模型仿真研究了缺陷位置和大小对探头信号的影响规律。结果表明:在优化工作频率的前提下,内壁缺陷和外壁缺陷的信号相位差异显著,探头信号的强弱主要取决于缺陷大小。据此,可根据探头信号的相位识别缺陷位置,根据探头信号的大小量化缺陷参数。该研究成果可为蒸汽发生器传热管电涡流检测探头信号的自动分析提供理论依据。 展开更多

关键词 蒸汽发生器传热管 电涡流检测 探头响应 理论模型

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多层导电结构厚度电涡流检测的探头提离影响及其消除 被引量：1

20

作者 龚翔 贺光琳 +2 位作者 范孟豹 黄平捷 周泽魁 《化工自动化及仪表》 CAS 2008年第3期42-45,共4页

研究建立正圆柱空心探头置于多层导电结构上方时的电涡流探头阻抗变化数学模型,从理论上研究了探头阻抗、提离和厚度三者之间的变化关系,揭示了在非铁磁材料多层厚度的电涡流检测中,当厚度发生变化时,阻抗相角会发生较大变化;当提离发... 研究建立正圆柱空心探头置于多层导电结构上方时的电涡流探头阻抗变化数学模型,从理论上研究了探头阻抗、提离和厚度三者之间的变化关系,揭示了在非铁磁材料多层厚度的电涡流检测中,当厚度发生变化时,阻抗相角会发生较大变化;当提离发生变化时,阻抗相角变化微小这一特性,并且这个结论得到了仿真与实验结果的验证。最后提出多层导电结构厚度的电涡流检测中,根据相角变化来消除探头提离影响的思路。 展开更多

关键词 电涡流检测 阻抗模型 提离 厚度检测 相角

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