国家自然科学基金(51307043)
- 作品数：12 被引量：70H指数：5
- 相关作者：张闯刘素贞杨庆新蔡智超张严伟更多>>
- 相关机构：河北工业大学天津工业大学华东交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河北省自然科学基金天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程理学一般工业技术自动化与计算机技术更多>>
- 电磁超声特征信号检测系统的设计被引量：2
- 2017年
- 针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)转换效率低、信号微弱、信噪比低的问题,设计开发了包括电磁超声换能器在内的,由低噪前置放大器、宽带接收器以及基于虚拟仪器的正交锁相放大等构成的电磁超声检测系统。对比了传统EMAT结构与新的EMAT结构磁通密度的不同,通过提高偏置磁场的强度提高EMAT的换能效率;分析了前置放大器、宽带接收器、电磁超声换能器的频率响应特性;研究了相敏检波器中低通滤波器的阶数、滤波器类型以及截止频率对电磁超声回波信号检测的影响,并对铝板进行了缺陷检测实验。实验结果表明:该系统能够实现电磁超声信号的实时采集、分析和存储,同时能够提高信号的信噪比和分辨率。
- 刘素贞李丽滨张闯张严伟杨庆新
- 关键词：电磁超声换能器信噪比宽带接收
- 涡流式电磁声发射检测声波响应特性被引量：1
- 2016年
- 涡流式电磁声发射检测由于其局部非接触式加载方式,适用于恶劣环境下对金属构件损伤在线检测,同时也是对传统声发射技术的有利补充。针对不同电磁载荷条件下电磁声发射产生的声波响应问题进行深入研究。通过引入电致塑性理论和自由电子运动理论,分析涡流加载下裂纹尖端位错滑移速率变化及声发射能量释放机理,探究不同磁场方向加载下电子的定向移动对声发射响应影响,利用希尔伯特黄变换方法实现对声发射信号的特性分析。实验结果表明:电磁声发射过程中应力波特征与电磁加载条件密切相关。因此,电磁声发射过程为定向移动电子越过障碍势垒产生的特定声波响应。
- 蔡智超刘素贞张闯杨庆新
- 关键词：希尔伯特黄变换
- 电磁超声激励系统阻抗匹配网络的设计被引量：12
- 2016年
- 电磁超声换能器的换能效率低是限制电磁超声技术广泛应用的一个重要因素，如何提高换能器的换能效率一直都是电磁超声领域的研究重点。激励线圈作为激励系统中十分重要的一部分，其激励电流的大小决定试件表面产生电磁力的大小。但是，由于线圈和功率放大器之间存在严重的阻抗失调，使其流过的电流及获得的功率不是很理想。为此，根据电抗元件网络可精确实现调谐和变阻的特性，结合二进制的组合方式，设计了能够匹配多种频率线圈的电抗网络。该网络的接入可实现功率源和负载之间的最大功率传递，提高加载在线圈上的电流，为电磁超声激励提供较大的能量。仿真和实验结果表明：该匹配网络能在0.5～5MHz宽频率范围内有效地提高电源的输出效率，提升电磁加载的信噪比及转换效率，为电磁超声的后续研究奠定基础。
- 刘素贞张严伟张闯蔡智超杨庆新
- 关键词：电磁超声电磁力调谐阻抗匹配宽频率
- SH导波在钢板缺陷检测中的传播特性被引量：9
- 2017年
- 水平剪切(Shear Horizontal,SH)导波在传播的过程中有对称模式和反对称模式,其相速度和群速度主要取决于试件的厚度和频率之积(频厚积)。利用COMSOL有限元分析软件,建立了钢板缺陷的3-D模型,仿真分析了SH0导波在钢板中的传播特性。仿真结果表明SH波在传播过程中很少发生波束方向的改变,无频散和模式转换,信噪比高。利用电磁超声方法激励SH波,对钢板中的裂纹和焊缝缺陷进行了实验,验证了仿真结果的正确性及可行性,为超声导波在板材缺陷检测中的应用提供基础。
- 刘素贞刘亚洲张闯金亮
- 关键词：导波频散焊缝缺陷
- 电磁超声检测系统中消除电磁干扰电路的设计被引量：23
- 2016年
- 电磁超声技术作为一种非接触式探伤技术在恶劣工况条件下具有广泛的应用前景,然而其发射电路产生的以共模噪声为主的脉冲电磁干扰会影响检测电路的接收效果进而产生误检。针对该问题,设计了消除电磁干扰的硬件电路,构建了具有高速、高共模抑制比、高输入阻抗以及低噪等特点的复合仪表放大器。电路用高速低噪双通道ADA4817-2作为输入增益级放大器,后接高共模抑制性能的AD8429仪表运放,提高了电路对噪声的抑制能力。在工况下进行测试,结果表明该电路能够实现共模噪声的有效消除。
- 刘素贞李丽滨蔡智超张闯杨庆新
- 关键词：电磁干扰共模噪声
- 电磁超声体波方法对内部孔洞缺陷检测研究被引量：8
- 2017年
- 电磁超声是一种新型的超声检测方法,其具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。本文研究了电磁超声体波对结构件内部孔洞缺陷探测问题,首先利用离散点源实现对电磁超声声场的分析;而后利用有限元方法对电磁-结构多场耦合建模,研究超声体波在体内缺陷处的波型转换以及模式转换后爬波在缺陷表面传播情况;最后利用电磁超声体波对孔洞缺陷的尺寸、位置进行了定量检测。有限元计算结果与简化解析求解得到较好的验证,本文为电磁超声对体内孔洞缺陷的应用评估提供良好基础。
- 蔡智超张闯
- 关键词：电磁超声孔洞缺陷有限元方法
- 用于电磁声发射的脉冲激励源设计被引量：1
- 2017年
- 对金属结构进行电磁加载,会在裂纹处产生应力波信号,利用该现象可以实现对金属缺陷的无损检测,即电磁声发射技术。脉冲激励源作为电磁加载的核心,其输出电流的频率、幅值等参数对加载效果有显著影响。针对电磁加载实验中对激励源的要求,设计基于半桥型开关电路原理的可调稳压电源、以电容器作为储能元件的充放电回路,并利用单片机实现对电容充放电过程的调控,以产生频率和幅值可调的脉冲电流。将激励源应用于电磁加载实验,输出结果达到了设计要求。
- 张闯李乘风刘素贞肖洋杨庆新
- 融合电磁超声载波的声发射传播特性分析被引量：1
- 2017年
- 电磁声发射是通过对缺陷导电结构件施加非接触式电磁载荷,进而激发声发射应力波,并据此效应来进行构件无损检测。本文针对电磁声发射信号不适合较远距离传播问题,融合电磁超声技术,实现对声发射应力波的载波远距离传输。文章首先从自由电子运动理论出发,从微观层面上研究电流对金属位错激活能的影响,推导出定向漂移的自由电子与位错碰撞时所产生的能量交换;其次搭建了融合电磁超声载波的电磁声发射有限元模型,分析了多个特征源激励下的应力波传播位移;最后利用希尔伯特黄变换方法对载波实验信号进行了分析比较。本文通过对传统的电磁声发射激励端研究、改进,提升电磁超声对电磁声发射应力波的传输特性,拓宽了电磁声发射检测的应用范围。
- 蔡智超张闯
- 关键词：电磁超声载波
- 基于光纤传感器的声发射检测系统性能测试被引量：3
- 2017年
- 作为最有潜力替代常规压电传感器的光纤声发射检测方法之一,光纤布拉格光栅(FBG)传感器由于其体积小、抗电磁干扰、易实现分布式检测等特点,已成为国内外研究热点,并出现了商用FBG声发射检测产品。为了更深入地理解FBG传感器的检测效果和应用特性,采用落球实验作为测试用的声发射源,分析了FBG传感系统的声发射信号检测性能,并对比了FBG传感器和压电传感器2种声发射检测系统的时频域响应特性。实验结果表明,信号采样频率范围偏低是制约FBG光纤检测技术在声发射检测上应用的最大障碍。
- 张闯刘小康
- 关键词：声发射检测声发射传感器频率响应模态分析
- 施加水平磁场下电磁声发射与裂纹指向特征分析被引量：2
- 2017年
- 声发射检测方法对金属构件进行健康检测的关键问题:通过合适的载荷使得构件产生声发射信号。现阶段大部分声发射检测均采用接触式离线加载,声发射检测采用可在线检测的非接触式电磁加载。从电致位错、自由电子运动理论出发,在微观层面探究电磁声发射的机理特征;研究静磁场与涡流分布作用下电磁声发射特征差异;基于声发射信号的非平稳特征,利用希尔伯特黄变换方法分析电磁声发射特征。通过改变水平磁场激励方向,实现本征模态函数的能量比值、互相关系数、特征本征模态函数时频图与裂纹指向特征之间的关系联立。
- 蔡智超刘素贞张闯张严伟杨庆新
- 关键词：希尔伯特黄变换
