Навигация
Исследование магнитного поля рассеяния при вихретоковом контроле
41556
знаков
10
таблиц
19
изображений
Аннотация
В работе производится моделирование вихретокового контроля с помощью системы двух первичных (намагничивающих) и одной вторичной (измерительной) катушек. Исследуется зависимость информативного сигнала при разных частотах для различных форм дефектов, а так же их размеров (глубины, раскрытие дефекта). Далее рассчитываются информативные признаки, по которым определяются параметры дефекта. Полученные признаки используются при выполнении корреляционного анализа, по результатам которого делается вывод о наиболее полезных признаках. После проведения корреляционного анализа строится интеллектуальная нейронная сеть, обучается и тестируется. Цель работы выбрать наиболее подходящую структуру нейронной сети для дальнейшего использования ее на практике.
Работа содержит: 35 страниц, 20 иллюстраций, 4 таблицы, 2 приложения.
Введение
В электромагнитном методе неразрушающего контроля обычно используют два основных подхода к решению задачи обнаружения дефекта.
Основой первого подхода [1] к обнаружению поверхностных трещин с помощью вихревых токов является тот факт, что трещины препятствуют протеканию тока, при этом учитывается влияние скин-эффекта. В этом случае можно обнаружить те трещины, которые ориентированы вдоль линий магнитного поля. Однородные условия в контролируемом образце можно создать путем его намагничивания с помощью бесконечно длинного соленоида. Но, так как на практике любая намагничивающая катушка имеет конечную длину, следует учитывать магнитные поля рассеяния. Помимо этого стоит учитывать и размагничивающий эффект вихревых токов.
Второй подход [2] заключается в непосредственном использовании магнитного поля рассеяния, которое позволяет выявить приповерхностное изменение магнитного поля путем, например, нанесения на поверхность образца флуоресцентного (светящегося в темноте) ферромагнитного порошка. В этом случае можно обнаружить трещины, перпендикулярные линиям магнитного поля.
В данной работе исследуется особая схема расположения двух первичных (намагничивающих) катушек и одной вторичной (измерительной) катушек, при которой оба эти подхода могут проявиться вместе, а, следовательно, становится возможным получить более полную информацию о размерах дефекта. При другом расположении катушек и датчика относительно друг друга для правильного объяснения результатов очень важно понимать физику процесса. В этом случае, оказывается, удобно описывать поле с помощью математической модели. Часто применяются численные методы, где задействованы уравнения Максвелла в дифференциальной форме, включающие действительную и мнимую компоненты поля.
Сигналы, полученные в ходе моделирования данной схемы, пересчитываются в определенные информативные признаки, которые используются для построения искусственной нейронной сети, как системы, автоматически классифицирующей дефекты. Нейронные сети имеют большую популярность в различных сферах. Их успех определяется несколькими причинами, которые подробнее будут рассмотрены далее.
Актуальность поставленной задачи заключается в разработки наиболее точного метода классификации дефектов и сведение работы оператора к минимуму.
2. Вихревые токи
2.1 Первичная и вторичная катушки
Основной принцип вихретокового метода контроля можно объяснить с помощью простого примера: обнаружение поверхностных трещин в металлическом образце.
Считаем, что длинный металлический образец с круглым поперечным сечением помещен в однородное магнитное поле, линии которого направлены вдоль объекта контроля. Ввиду присутствия эффекта размагничивания образца вихревыми токами (скин-эффекта) магнитное поле в поперечном сечении не однородно. Оно гораздо сильнее у поверхности, нежели в центре, а, кроме того, в разных зонах поперечного сечения разной оказывается и фаза поля. Эта особенность зависит от частоты и физических свойств материала.
Наведенное во второй катушке (намотанной вокруг исследуемого образца) напряжение прямо пропорционально магнитному потоку в поперечном сечении этого образца. Между напряжением первичной намагничивающей катушки и напряжением, наведенным во вторичной катушке, существует разность фаз, обусловленная частотой и физическими свойствами образца.
Рисунок 1. Поперечное сечение металлического образца с радиально расположенной трещиной и без трещины
Ситуация во вторичной катушке изменится, если на поверхности образца появится радиальная трещина, протяженная вдоль объекта контроля. Размагничивающее действие вихревых токов уменьшается из-за того, что эти токи не могут пересекать трещину. Соответственно, увеличивается длина пути, который проходит магнитный поток в поперечном сечении образца, что в свою очередь вызывает увеличение наведенного во вторичной обмотке напряжения. По разнице наведенных напряжений можно судить о наличии дефекта в металлическом образце. На рис.1 схематично показано магнитное поле в поперечном сечении образца с радиальной трещиной и бездефектного образца. В области над дефектом наблюдается увеличение магнитного потока. Более темная область поперечного сечения соответствует меньшей разности фаз и более сильному магнитному полю.
Согласно этим объяснениям, зафиксировать разность напряжений невозможно в том случае, когда поверхностная трещина не препятствует протеканию вихревых токов. Следовательно, мы не сможем обнаружить очень узкий поверхностный дефект, расположенный вдоль оси образца (в этом случае направление вихревых токов неизменно).
Похожие работы
... генерального директора — главный инженер ОАО «Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта», кандидат технических наук В.Л. ЛАЗАРЕВ, главный конструктор Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» Н.Ю. ИЛЬЮЩЕНКОВА, начальник сектора неразрушающего контроля Проектно-конструкторского бюро вагонного хозяйства ОАО «РЖД» На ...
... , однако в последнем случае нанесение и индикацию пробных веществ выполняют по разные стороны перегородки. 2 Классификация физических методов неразрушающего контроля сварных соединений. Метрологическое обеспечение средств контроля При проведении мониторинга технического состояния (ТС) изделий, одной из наиболее актуальных является задача объективного своевременного обнаружения дефектов ...
... и цельнокатаные колеса, коленчатые валы дизелей и компрессоров, детали тяговых передач локомотивов. .) контролируется акустическими методами. На их долю приходится 35-40% общего объема операций неразрушающего контроля, выполняемых при изготовлении и ремонте подвижного состава. Применение системы акустических методов НК наряду с другими позволило обеспечить безопасность движения на железнодорожном ...
... при наличии автоматической приставки. Широко используют также дефектоскопы типа АСК-10(12), ИОС-1, ВК-ЗОС, ВД-20П, ИПП-1М, «Магнитоскоп» и др. Тепловые методы Тепловые методы неразрушающего контроля используют при исследовании тепловых процессов в РЭС, причем в большинстве случаев регистрируют поверхностное тепловое или температурное поле объекта контроля, в пространственно-временной ...
0 комментариев