漏磁-涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法技术

技术编号:37348093 阅读:19 留言:0更新日期:2023-04-22 21:44
本发明专利技术提供了一种漏磁

【技术实现步骤摘要】
漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法


[0001]本专利技术涉及涡流检测有限元仿真
,特别是涉及一种漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法。

技术介绍

[0002]将漏磁传感器和涡流传感器集成在同一个探头壳体内,用漏磁传感器检测并量化缺陷,用涡流传感器判定缺陷所处位置(管壁内侧还是外侧),所形成的漏磁—涡流复合探头,越来越广泛地应用在管道内检测器上。影响涡流传感器的信号的因素众多,所以用有限元方法对涡流线圈阻抗进行计算分析,对涡流技术电路设计和特征信号的提取具有重要的意义。
[0003]文献《涡流检测磁化管道时频率对线圈阻抗的影响》中所述仿真过程中扫描成参数的获取方法中并未对模型尺寸、缺陷规格的选取依据及计算方法进行详细论述,所以一种能够用有限元方法对涡流线圈阻抗进行计算分析的方法亟待出现。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法。
[0005]为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:
[0006]一种漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,包括:
[0007]建立管道漏磁内检测的二维有限元模型,并确定所述二维有限元模型的边界条件;所述二维有限元模型包括扁平柱状空心放置式的检测线圈和设置在所述线圈下方的被检测钢板;
[0008]根据所述二维有限元模型确定所述钢板的厚度范围;
[0009]基于预设的检测规范,根据所述钢板的厚度范围和所述二维有限元模型确定缺陷的类型和深度;
[0010]确定所述检测线圈中每个测量位置和所述测量位置处钢板的相对导磁率;
[0011]根据所述测量位置处钢板的相对导磁率进行所述检测线圈扫描所述被检测钢板时经过内部或者外部缺陷时的仿真。
[0012]优选地,所述根据所述二维有限元模型确定所述钢板的厚度范围,包括:
[0013]根据所述被检测钢板的材料属性及所述检测线圈的激励频率初步范围确定涡流渗透深度;
[0014]根据所述涡流渗透深度确定所述钢板的厚度范围。
[0015]优选地,所述涡流渗透深度的计算公式为:
[0016][0017]其中,μ
r
为所述钢板的相对磁导率;δ为所述涡流渗透深度;f为涡流线圈的激励源
的频率,σ的数值为0.46x107S/m。
[0018]优选地,所述基于预设的检测规范,根据所述钢板的厚度范围和所述二维有限元模型确定缺陷的类型和深度,包括:
[0019]获取管道内检测漏磁检测器的检测精度指标;
[0020]根据所述检测精度指标确定缺陷的类型;
[0021]结合所述钢板的厚度范围和所述缺陷的类型确定所述缺陷的深度。
[0022]优选地,所述确定所述检测线圈中每个测量位置和所述测量位置处钢板的相对导磁率,包括:
[0023]根据所述二维有限元模型确定所述检测线圈每个测量位置和所述测量位置处钢板的相对导磁率;
[0024]所述测量位置处钢板的相对导磁率的获取方法包括:
[0025]将所述检测线圈扫描所述被检测钢板时经过的内部路径或者外部路径上通过仿真计算得到的相对磁导率以步长提取各点值,并存入第一数组中;
[0026]将所述检测线圈的内径长度沿内部路径或者外部路径方向按所述步长平分为多份,以将所述检测线圈的面积分割成多个子面积区;
[0027]利用每个所述子面积区的面积除以所述所述检测线圈的总面积,得到子面积的比例,并存入第二数组中;
[0028]根据所述第一数组和所述第二数组计算所述测量位置处钢板的相对导磁率。
[0029]优选地,所述测量位置处钢板的相对导磁率的计算公式为:
[0030]μ
ri
=S
p
·
M;
[0031]其中,μ
ri
为所述测量位置处钢板的相对导磁率,S
p
为所述第二数组,M为所述第一数组。
[0032]优选地,所述测量位置处钢板的相对导磁率进行所述检测线圈扫描所述被检测钢板时经过内部或者外部缺陷时的仿真,包括:
[0033]基于所述二维有限元模型,将所述钢板的相对磁导率和提离值分别做为扫描变量,并把各个所述测量位置处钢板的相对导磁率中的某一缺陷的区的对应的等效值分别赋值给所述钢板的相对磁导率和所述提离值,并进行仿真计算,得到提离值和磁导率同时变化时线圈的阻抗结果。
[0034]根据本专利技术提供的具体实施例,本专利技术公开了以下技术效果:
[0035]本专利技术提供了一种漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,包括:建立管道漏磁内检测的二维有限元模型,并确定所述二维有限元模型的边界条件;所述二维有限元模型包括扁平柱状空心放置式的检测线圈和设置在所述线圈下方的被检测钢板;根据所述二维有限元模型确定所述钢板的厚度范围;基于预设的检测规范,根据所述钢板的厚度范围和所述二维有限元模型确定缺陷的类型和深度;确定所述检测线圈中每个测量位置和所述测量位置处钢板的相对导磁率;根据所述测量位置处钢板的相对导磁率进行所述检测线圈扫描所述被检测钢板时经过内部或者外部缺陷时的仿真。本专利技术公开的仿真方法具有结构简单、计算量小特点,所述扫描参数获取方法具具有兼顾仿真效率和仿真精度的优势。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图;
[0038]图2为本专利技术实施例提供的二维实体有限元模型示意图;
[0039]图3为本专利技术实施例提供的线圈覆盖区内钢板平均磁导率的计算方法示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。
[0041]在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0042]本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种漏磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,其特征在于,包括:建立管道漏磁内检测的二维有限元模型,并确定所述二维有限元模型的边界条件;所述二维有限元模型包括扁平柱状空心放置式的检测线圈和设置在所述线圈下方的被检测钢板;根据所述二维有限元模型确定所述钢板的厚度范围;基于预设的检测规范,根据所述钢板的厚度范围和所述二维有限元模型确定缺陷的类型和深度;确定所述检测线圈中每个测量位置和所述测量位置处钢板的相对导磁率;根据所述测量位置处钢板的相对导磁率进行所述检测线圈扫描所述被检测钢板时经过内部或者外部缺陷时的仿真。2.根据权利要求1所述的磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,其特征在于,所述根据所述二维有限元模型确定所述钢板的厚度范围,包括:根据所述被检测钢板的材料属性及所述检测线圈的激励频率初步范围确定涡流渗透深度;根据所述涡流渗透深度确定所述钢板的厚度范围。3.根据权利要求1所述的磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,其特征在于,所述涡流渗透深度的计算公式为:其中,μ
r
为所述钢板的相对磁导率;δ为所述涡流渗透深度;f为涡流线圈的激励源的频率,σ的数值为0.46x107S/m。4.根据权利要求1所述的磁

涡流复合检测中缺陷对阻抗影响的有限元仿真方法,其特征在于,所述基于预设的检测规范,根据所述钢板的厚度范围和所述二维有限元模型确定缺陷的类型和深度,包括:获取管道内检测漏磁检测器的检测精度指标;根据所述检测精度指标确定缺陷的类型;结合所述钢板的厚度范围和所述缺陷的类型确定所述缺陷的深度。5.根据权利要求1所述的磁

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【专利技术属性】
技术研发人员:赵云利臧延旭田艳会
申请(专利权)人:北华航天工业学院
类型:发明
国别省市:

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