匀质铁磁材料磁性损伤检测技术研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文匀质铁磁材料磁性损伤检测技术研究专业：控制理论与控制工程研究生：薛启启指导老师：陈登峰副教授摘要铁磁材料(FM)广泛应用于建筑、桥梁、铁路、石油、地铁等重要领域，近些年大量的钢结构建筑垮塌事故使其安全性越发受到人们关注，及时、准确的发现铁磁材料的损伤位置和损伤程度，预防和避免安全事故发生，具有重要的理论意义和研究价值。主要研究内容如下：（1）二维在线式磁场强度检测系统研究。针对现有的金属磁记忆(MMM)检测系统大多只能实现单向检测、数据不能连续检测的问题，设计了一种二维在线式磁场强度检测系统，可实现多路切向、法向磁记忆磁场分量同时检测。采用实验对比

2、的方法研究了裂纹损伤与圆孔损伤在有无外载荷作用下切向和法向磁场强度的变化情况；利用三维数值可视化的方法将归一化的磁场切向分量映射到三维坐标系中，依据极值的大小及其出现的范围识别损伤位置及损伤类型。（2）损伤磁场特征分析。针对铁磁材料磁场变化量较小，难以根据磁记忆数值大小直接判断其损伤程度，采用小波包能量谱分析方法对匀质铁磁材料切向磁记忆信号进行处理，得到一个32维能量谱特征向量，利用主参数分析和阈值将特征向量降维至8维的能量谱特征向量。采用BP神经网络分类器对特征向量进行训练学习，预测不同损伤类型的损伤程度，结果表明小波包能量谱特征能很好的用于识别裂纹型损伤程度，但对大面积损

3、伤识别效果较差。（3）损伤磁场图谱研究。为了识别铁磁材料损伤类型及损伤位置，本文采用色彩图谱的方法对磁记忆信号进行处理。将铁磁材料切向磁记忆信号映射到色彩相空间中构造色彩图谱，采用图像灰度化和二值化算法对其处理，依据色彩突变区域的面积，判断损伤位置及损伤类型。结果表明，色彩图谱的方法依据损伤区域的面积和形状能直观的发现并确定损伤类型和损伤位置；随着损伤区域增大，识别的损伤面积也在增大，但对于深层损伤识别效果不理想。本文采用时域、频域及图像方法分别对铁磁材料不同损伤类型和不同损伤程西安建筑科技大学硕士学位论文度下磁场记忆信号变化情况进行研究。结果表明，时域方法能快速发现铁磁材料

4、损伤位置，频域方法能发现铁磁材料的损伤程度，图像方法能发现铁磁材料损伤类型。因此，采用三种方法相结合能快速准确识别铁磁材料损伤位置和损伤程度。关键字：金属磁记忆；能量谱分析；色彩相空间；铁磁材料论文类型：应用研究西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchinmagneticdamagedetectiontechnologyofhomogeneousferromagneticmaterialsSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringName:XueQiqiInstructor:ChenDengfengAssociateProfe

5、ssorABSTRACTFerromagneticmaterials(FM)arewidelyusedinmanyfields,suchasconstruction,bridges,railways,petroleum,subways，etc.Inrecentyears,duetothenumerouscollapseaccidentsofsteelstructurepeoplefocusmoreontheirsafetymoreandmoreattention.Inordertopreventandavoidtheoccurrenceofsafetyaccidents,it

6、isofgreattheoreticalsignificanceandresearchvaluetofindoutthedamagepositionanddegreeofFMintimeandaccurately.Themaincontentsareoutlinedasfollows:(1)Thestudyoftwo-dimensionalonlinemagneticfieldstrengthdetectionsystem.Mostoftheexistingmetalmagneticmemory(MMM)detectionsystemscanonlyrealizeone-wa

7、ydetection,andthedatacannotbestoredinrealtime.Therefore,thispaperdesignsatwo-dimensionalon-linemagneticfieldstrengthdetectionsystem,whichcandetectmagneticofTangentialandnormalthesametime.Usingcuttingmachinemakedifferentdamagedegreeofcrackandcircleinahomo