基于交流电磁场和涡流激励热成像的复合检测技术研究

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1、中图分类号：TG115.28单位代码：11414学号：2013314030题目基于交流电磁场和涡流激励热成像的复合检测技术研究学科专业安全科学与工程研究方向海洋石油装备及作业安全技术与理论博士生贺敏指导教师张来斌教授郑文培副教授二○一七年五月ResearchonaCombinedTestingTechniqueBasedonACFMandEddyCurrentThermographyDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfillmentoftherequire

2、mentsforthedegreeofDoctorofEngineeringByMinHe（SafetyScienceandEngineering）DissertationSupervisorProf.ZhangLaibinAssociateProf.ZhengWenpeiMay,2017摘要摘要无损检测技术在保证结构完整性方面发挥着至关重要的作用，对于安全生产具有十分重要的意义。交流电磁场和涡流激励热成像检测技术都是利用涡流作为激励源，为这两种技术的结合并形成一种复合式检测技术奠定了基础。本文分别研究了交流电磁场和涡流激励热成像检测技术，并结合这两种检测技

3、术的优势形成了一种复合检测技术。本文围绕检测技术机理、缺陷识别、缺陷定位和缺陷重构开展了深入的研究工作，论文主要内容如下：1.以交流电磁场和涡流激励热成像两种检测技术的数学模型为基础，结合使用数值模拟，得到了涡流激励条件下缺陷附近磁场和温度场的分布规律；根据这两种检测技术的特点，开发了复合检测技术实验平台，设计了能够适用于两种检测技术的激励器。2.利用复合检测技术实验平台，获得了缺陷处磁通密度x分量信号Bx，并分别利用小波降噪方法和二次移动平均方法对Bx信号作了降噪和平滑处理；针对Bx信号的曲线形态特征，提出了基于曲线极值点的缺陷识别和定位方法。3.得到了涡

4、流激励热成像静态检测模式和动态检测模式下缺陷附近的温度场分布规律；提出了基于线扫描方法的热图像处理方法，研究了基于线扫描方法的缺陷特征提取方法和缺陷定位方法。4.针对涡流激励热成像的移动检测模式，提出了两种表面发射率不均影响的抑制方法，分别是基于温度梯度特性的抑制方法和基于小波变换的抑制方法；将两种方法分别用在不同的测试材料上，取得了良好的抑制效果。5.构建了两级广义回归神经网络模型，完成了Bx信号与缺陷深度的匹配，实现了缺陷深度的反演；利用边缘检测算子对温度数据进行处理，获得了缺陷的表面开口边缘，从而确定了缺陷开口的大小。关键词：交流电磁场检测；涡流激励热

5、成像；复合检测技术；缺陷识别与定位；缺陷重构-II-ABSTRACTResearchonaCombinedTestingTechniqueBasedonACFMandEddyCurrentThermographyABSTRACTNon-destructivetestingtechniqueplaysaveryimportantroleinensuringstructuralintegrityandisofgreatsignificanceforthesafetyinproduction.Eddycurrentsareusedastheexcitationso

6、urceinalternatingcurrentfieldmeasurementandeddycurrentthermography,whichsetsagoodfoundationforthecombinationofthetwotechniquesanddevelopingacombinedtestingtechnique.Inthisdissertation,researchonalternatingcurrentfieldmeasurementandeddycurrentthermographyiscarriedout.Acombinedtestin

7、gtechnique,whichcombinestheadvantagesofthetwotechniques,isdeveloped.Anin-depthresearchisconductedfromtheaspectsofdetectionmechanism,defectrecognition,defectlocationanddefectreconstruction.Themaincontentsofthedissertationareasfollows:1.Basedonthemathematicalmodelsofalternatingcurren

8、tfieldmeasurementandeddycu