铁磁构件脉冲涡流测厚中磁通量检测模型与方法

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1、分类号学号D201177082学校代码10487密级博士学位论文铁磁构件脉冲涡流测厚中磁通量检测模型与方法学位申请人：李建学科专业：机械电子工程指导教师：武新军教授答辩日期：2015年11月07日万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringModelandmethodbasedonmagneticfluxdetectionforpulsede

2、ddycurrentmeasurementofferromagneticobjectthicknessPh.D.Candidate:LiJianMajor:MechatronicEngineeringSupervisors:ProfessorWuXinjunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaNovember2015万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标

3、明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保

4、密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学博士学位论文摘要大型石化装置长周期安全运行对不停机检测需求迫切，脉冲涡流（Pulsededdycurrent，PEC）检测技术具有不拆除覆盖层即可对铁磁构件壁厚进行检测的优点，从而可实现大型石化装置不停机检测，并开始在工程上得到应用。然而，在工业现场，受制造工艺、自坠、踩踏等影响，覆盖层厚度变化剧烈，导致检测结果误差大，限制了PEC检测技术的应用与推广。本学位论

5、文针对覆盖层厚度变化对脉冲涡流测厚结果影响的难题，从PEC检测物理机理出发，研究PEC磁通量检测模型与方法。首先，在分析PEC检测不同阶段磁通量变化特性的基础上，建立了考虑涡流扩散与衰减的PEC测厚动态磁路模型，并采用解析法验证了模型的正确性，从而揭示了覆盖层厚度变化引起的提离效应对检测信号的影响机理，并很好地解释了非铁磁保护层对PEC信号中晚期无影响，而铁磁保护层却可视为附加提离的原因，为寻找新的PEC测厚方法奠定了基础。其次，针对覆盖层厚度变化对PEC测厚结果影响巨大的难题，提出了基于磁通量相对变化量的PE

6、C测厚方法。利用磁通量相对量对构件壁厚不敏感这一特性，实现覆盖层厚度的测量，在此基础上，采用实测信号与解析信号相似性度量方法对试件壁厚进行评估，实现了覆盖层厚度变化工况下的PEC测厚，且壁厚检测误差小于±5%。再次，针对现场工况材料属性未知的情况，提出了变脉宽激励的磁通增量PEC测厚方法。利用变脉宽激励下，相邻脉冲激励的磁通相对增量，在单对数坐标系中随脉宽的线性衰减率对构件壁厚敏感、对覆盖层厚度却不敏感的特性，实现覆盖层厚度变化情况下的构件壁厚检测。与基于磁通量相对变化量的PEC测厚方法相比，该方法具有不需预先

7、获知被测构件电磁属性的优点。最后，开发了PEC测厚软件，并将上述两种测厚方法集成到该软件中。现场应用结果表明，本文提出的方法能在覆盖层厚度不均的情况下，对铁磁试构件的壁厚进行检测，符合生产实际需求，扩展了PEC检测技术的适用范围。本学位论文在理论上丰富了铁磁构件PEC检测机理，工程上进一步推动了PEC检测技术的实用性，支持了国家行业标准《NB/T47013.13承压设备无损检测第13部分I万方数据华中科技大学博士学位论文脉冲涡流检测》的编制，为大型石化装置基于风险的检测提供了一种新方法。关键词：无损检测，脉冲涡

8、流检测，壁厚检测，铁磁构件，提离效应，磁路模型，变脉宽激励II万方数据华中科技大学博士学位论文AbstractThereisaurgentneedtotestthelong-termoperationlarge-scalepetrochemicalplantwithoutstoppingit.Pulsededdycurrent(PEC)testingtechnologycanbeuse