摘 要:脉冲涡流检测技术是一种新型的无损检测技术，该技术采用占有一定宽频带的脉冲信号作为激励信号，在缺陷检测过程中可以得到更加丰富的检测信息。另外，利用特征量和相应信号波形来对缺陷进行检测和定量分析，对试件内部缺陷能有更好的检测效果，因此在实际生产过程中有较大的价值。

本文所述的脉冲涡流检测系统包括硬件系统和软件设计，硬件实验平台有：激励线圈、线圈驱动线路、信号放大器、功率放大器、数据采集电路、实验试件、显示电路、报警系统、A/D数据转换电路等。其中，激励信号由函数发生器产生，探头采用霍尔传感器作为信号检测传感器。理论分析采用Comsol有限元仿真，为探头设计提供参考依据，利用Matlab软件实现对采集信号的分析和处理，并实现对所采集的信号的滤波和去噪，从而得到被测试件的相关特征值，如电压峰值和峰值时间等。利用C++和Matlab实现试件缺陷的实时检测，提取信号的特征值实现对试件缺陷的检测和定量分析。通过多组实验，将实验的分析结果与Comsol所得的理论数据分析相比较，验证了本文所采用的方法的准确性和有效性。

最后，对整个论文做了总结，并对进一步的工作提出了建议。

关键字：脉冲涡流；试件缺陷；定量检测；有限元仿真

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题研究的目的和意义-1

1.2 脉冲涡流检测技术概述-1

1.3 国内外脉冲涡流检测技术现状-1

1.3.1国内研究现状-2

1.3.2国外研究状况-2

1.4 脉冲涡流检测技术的发展趋势-2

1.5 研究的主要内容-3

1.5.1 检测探头的设计-3

1.5.2 数据采集与数据处理-3

1.5.3 硬件电路设计-3

1.5.4 系统调试应用-3

第2章 脉冲涡流检测技术的理论研究-5

2.1 脉冲涡流检测技术的原理-5

2.2 有效探测距离分析-5

2.3 边缘效应-6

2.4 检测线圈瞬态电压的计算-6

2.5 脉冲涡流信号的理论计算-6

2.5.1脉冲信号的分解-6

2.5.2单频谐波激励信号的叠加-7

第3章 基于COMSOL仿真实验的设计-9

3.1 仿真实验方法与过程-9

3.2 仿真软件COMSOL的应用-9

3.2.1 COMSOL软件简介-9

3.2.2 创建仿真模型-9

3.2.3 设定仿真参数-10

3.2.4 创建基本模型、设定边界条件-10

3.2.5 网格化与求解-11

3.3 运用Matlab分析处理仿真数据-14

第4章 实验系统的设计-17

4.1 激励信号源-17

4.2 探头的设计-18

4.2.1 霍尔元件的选择-18

4.2.2 线圈的绕制-19

4.3 功率放大电路-19

4.4 检测信号放大电路-20

4.5 试块的设计-21

4.6 C8051F34X单片机系统-21

4.6.1 C8051F34X系统简介-21

4.6.2 单片机工作原理-22

4.7 NI-PXI数据采集系统-23

4.8 Labview程序设计-25

4.9 试验过程-26

4.9.1 检测系统调试-26

4.9.2 试验步骤-27

4.10 数据处理-27

4.10.1 滤波-27

4.10.2 检测信号的平均处理-29

4.10.3 特征值的提取-30

4.10.4 误差分析-31

4.10.5 仿真数据与实验数据的比较-31

第5章 结论与展望-33

5.1 实验结论-33

5.2 展望-33

参考文献-35

致谢-36