基于脉冲涡流的带包覆层管道缺陷检测有限元分析

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1、中图分类号：TE937.6单位代码：11414学号：2014214134题目基于脉冲涡流的带包覆层管道缺陷检测有限元分析学科专业安全科学与工程研究方向安全监测与智能诊断工程硕士生雷婷指导教师张来斌教授梁伟教授二○一七年五月摘要摘要管道通常运输易燃易爆物质，管道缺陷的存在严重威胁着人民生命财产安全，带包覆层管道的缺陷检测尤为困难。为预防重大事故发生，减少剥离包覆层造成的损失和费用，提高检测效率，本文采用脉冲涡流检测技术对带包覆层管道缺陷进行检测研究，主要研究内容和结论如下：（1）通过仿真建模研究了被测材料性质、提离高度和有无包覆层三个方面对管道脉冲涡流检测的影响规律，

2、为检测探头优化和信号分析提供指导。（2）采用有限元法，从接收线圈位置、激励线圈内半径、激励线圈宽高比、激励频率和占空比五个方面对探头进行优化，优化后的差分电压峰值灵敏度提高了12%，比值灵敏度远远大于优化前。（3）根据优化后的探头参数建立管道内外壁缺陷检测模型，对模拟的差分电压进行时域和频域特征提取，将提取的特征量进行最小二乘法多项式拟合和缺陷分类，结果表明：特征量与管道内外壁缺陷深度和弧度呈一定函数关系，管内壁缺陷差分电压峰值和基波分量均小于管外壁缺陷的，而管内壁缺陷差分电压的峰值时间均大于管外壁缺陷的。关键词：带包覆层管道；脉冲涡流检测；有限元分析；时域分析；频

3、域分析-II-ABSTRACTFiniteElementAnalysisofDefectDetectiononInsulatedPipesBasedonPulsedEddyCurrentABSTRACTFlammableandexplosivesubstancesaretransportedbythepipe,theexistenceofdefectsonthepipeisaseriousthreattothesafetyoflivesandproperty.It’sverydifficulttodetectdefectsoninsulatedpipe.Inorde

4、rtopreventtheoccurrenceofmajoraccidents,reducethelossandcostcausedbystrippingcladlayerandimprovethedetectionefficiency,pulsededdycurrenttesting(PECT)isusedfordetectingdefectsoninsulatedpipes.Themainresearchcontentsandconclusionsareasfollows:(1)Theinfluenceoftestedmaterials,liftingheigh

5、tandcladlayerinPECTisstudiedbyestablishingsimulationmodel,whichprovidesguidancefortheoptimizationofprobeandtheanalysisofsignal.(2)Byusingthefiniteelementmethod,theprobeisoptimizedfromthepositionofreceivingcoil,theradiusandtheaspectratioofexcitingcoil,excitingfrequencyanddutyratio.Thepe

6、aksensitivityofdifferentialvoltageonoptimizedmodelisincreasedby12%,andthesensitivityofratioisfargreaterthanthatbeforeoptimization.(3)Inner-walloroutside-walldefectPECTmodelisestablishedbyusingtheoptimizedprobe,theeigenvaluesofdifferentialvoltageareextracted,andtakentocurvefittinginleas

7、tsquaresandclassifydefects.Theresultsshowthat:Theeigenvalueshavecertainfunctionalrelationswiththedepthandradianofinner-walloroutside-walldefectmodel.Differentialvoltagepeakandfundamentalcomponentofinner-walldefectmodelarelessthanthatofoutside-walldefectsmodel,thepeaktimeofinner-walld