带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究-开题报告

XX大学毕业设计（论文）开题报告题目 带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 20xx 年 04 月 09 日1、 选题的依据、目的和意义带包覆层管道在石油、化工和电力等行业广泛使用，由腐蚀或侵蚀引起的壁厚减薄严重威胁着其运行的可靠性和安全性，为此，对其进行定期无损检测至关重要。然而，包覆层的存在给检测带来极大困难。常规超声检测需要先去掉管道外面的包覆层，费时费力还增加了检测成本；射线检测因特殊性需要保护措施，而且检测成本昂贵；目前兴起的导波技术因可以长距离检测，效率高而得到应用，但是导波还是需要挖掉部分包覆层，而且对于管道的均匀面积性腐蚀精确度不高。 脉冲涡流（PEC）检测技术是近些年发展起来的一种新型的无损检测技术，与传统的单频正弦涡流相比，脉冲涡流采用具有一定占空比的方波作为激励源，具有频谱宽、信号穿透能力强以及精确度好等优点，因而对带有保温层和保护层管道内部腐蚀情况的检测显示了较大的优越性。脉冲涡流检测具有无须停机、无须拆除包覆层、安全性好、成本低等优点。但是在实际检测中，很少有情况是理想的单根管道检测的，通常是周围有其他管道，这些管道对检测管道的上的磁场是有影响的。本课题就是研究这些管道在不同位置会对检测有什么不同的程度的影响，并制作出抗干扰的传感器。二、国内外研究概况及发展趋势1.管道检测国外研究现状 目前脉冲涡流检测技术主要用于两个方面，一方面是非铁磁性材料如铝，铜等材料的缺陷检测及厚度测量，尤其以用于航空器机身薄壁铝板的多层铆接结构中的检测非常多，国外对非铁磁性材料的脉冲涡流检测技术的研究不论是理论还是实际的产品化都比较成熟脉冲涡流检测技术应用的另一方面是铁磁性材料的区域厚度测量如带包覆层铁管道的腐蚀情况检测。由于铁磁性材料磁导率很大，从而导致涡流场的趋肤效应显著，穿透深度非常有限，所以铁磁性材料和非铁磁性材料对脉冲激励的响应有很大区别，国外在这个领域的研究相对较少，而且技术被少数公司垄断，能够得到的资料非常少。 基于脉冲涡流的隔离层检测方法在日本被作为铁磁性管道的检测手段而处于研究当中，达到实用化阶段还需要一段时间。而在其它国家该方法作为保温层材料下的管道壁厚减薄的调查手段而在研究中，二十年前美国 ARCO 公司最初在世界上首次研制成了现场试验用的仪器18。同时，荷兰生产了产品化的用于对管道腐蚀缺陷检测的脉冲涡流 InCoTest 检测系统，该系统检测时针对不同的管径采用不同的传感器尺寸，实现了对不同管径下缺陷的有效检测17,21。同时，该检测系统进行检测时不用去除管道的绝缘层和表面涂层。另外，该检测系统还应用于以下情况：绝缘层是湿的、不规则或不均匀；绝缘层内有加强的金属网；设备表面不洁净、有附着物、粗糙或有硬壳；设备处于运行状态等。在这些条件下，设备的应用均取得了良好的效果。在国内，对脉冲涡流检测技术的研究主要还处于实验阶段，各期刊上发表的有关脉冲涡流的文章仅仅局限于方法的介绍和实验分析，而对多层金属结构中层间或次表面缺陷的定量检测和评估方面的应用优势未作研究。近几年，国内的厦门爱德森电子有限公司、华中科技大学、中北大学、南昌航空大学等几家单位对带包覆层铁磁性管道腐蚀的脉冲涡流检测也做了相关研究。爱德森（厦门）电子有限公司针对保温层下壁厚腐蚀减薄的问题，开发出了基于脉冲涡流技术的包覆层管道壁厚检测系统，利用二次电磁场的幅相变化（频谱分析方法）间接获取管道腐蚀状况。该仪器能够检测保温层厚度100mm以上的管壁厚4。华中科技大学针对带包覆层或无包覆层铁磁性构件的腐蚀检测问题，深入研究电磁场理论基础上，建立基于多涡流环耦合的脉冲涡流检测系统模型，从系统搭建、信号处理等软硬件出发，结合实际工程技术需求，研制出一套包覆层铁磁性构件PEC检测仪器，该仪器的测厚范围在10mm-45mm，最大包覆层厚度达80mm，能够检测10%壁厚腐蚀变化7,12,15。中北大学针对带包覆层铁磁性管道的内部腐蚀检测，利用ANSYS有限元分析软件对其仿真分析，主要从脉冲涡流检测技术的特点和传感器的参数优化方面进行了研究，分析了不同激励参数和不同线圈参数下带脉冲涡流检测信号的影响，为工程应用提供了参考8,20,22。2. 脉冲涡流的相关研究脉冲涡流检测技术（Pulsed Eddy Current, PEC）是近些年来在传统涡流检测基础上发展起来的一种新型无损检测技术,传统的单频涡流检测技术一般采用正弦激励，检测结果采用阻抗分析，而脉冲涡流新型检测技术激励源则采用具有一定占空比的激励方波，检测结果采用由工件上脉冲涡流信号引起检测线圈上的感应电压变化作为检测分析结果。与其它无损检测技术相比，脉冲涡流检测带包覆层铁磁性管道腐蚀具有以下优点： 1、脉冲涡流检测技术是采用具有一定占空比的低频脉冲方波作为激励信号，具有频谱宽、包含频率信息丰富、信号穿透力强等特点，能穿透包覆层管道一定厚度的金属保护层和保温层检测到深度不同缺陷。 2、与传统涡流检测传感器相比，脉冲涡流检测传感器具有更大的近场区域，即使传感器在很大的提离下也能得到较好的检测效果，同时也增加了传感器检测信号的覆盖面积，增大了每一个测点的检测区域面积，提高了检测效率。 3、脉冲涡流检测带包覆层铁磁性管道腐蚀实现了在线、在役不停机检测，实现了完全不拆除包覆层检测，实现了检测无需耦合剂、检测速度快等优点。2、 研究主要内容及实验方案1. 研究主要内容1. 制作不同传感器，分别比较各种传感器的对其他管道的抗干扰能力。2. 将干扰管放置不同位置，通过仿真来观察它对检测管上磁场的影响。3. 通过实验，选择出合适的传感器。4. 进行试验验证，综合分析仿真与实验是否吻合。2.实验设备： 实验所用设备为WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统，该设备集WTEM-1J/GPS瞬变电磁系统接收机和WTEM-1X小功率发射机为一体，集国内外同类浅部瞬变电磁系统之所长，具有大发射功率、超快速关断、高可靠性、超强抗干扰（天电、50或60Hz工频）能力、轻便、低耗电等特点。3. 实验方案1.分析铁磁性管道涡流和磁场分布以及传播利用ANSYS软件建立模型进行仿真，在脉冲激励情况下进行瞬态分析，研究干扰管道在不同位置的情况下，检测管道上的涡流、磁场分布和传播特点。2.分析完好和有缺陷铁磁性管道的电压值由于完好与非完好构件形状上的差异，必将对涡流、磁场的分布和传播以及强度产生影响，从而引起检测线圈上感应电压的差异。3.检测试件设计 带包覆层铁磁性管道是由铁磁性输送管道、中间的保温层或者是绝缘层和最外层的金属保护层组合而成。在工程实际应用中，中间的保温层或者绝缘层的材料一般有岩棉、石棉、PU泡沫、硅酸盐、混泥土等各种各样的绝缘材料或者保温材料，这些材料都不会对磁场和感应涡流有影响；外层的金属保护层一般有不锈钢、铝皮、镀锌板等材料，不锈钢是非磁性的，电导率也很小，所以对涡流信号的影响也很小，而且不会影响到磁场，但是由于此种材料敖贵，工程中应用很少。4、 研究目标及主要特色研究目标1. 查阅国内外文献，分析国内外关于带包覆层管道脉冲涡流检测研究方法；2. 研究带包覆层管道脉冲涡流检测的干扰因素；3. 设计传感器，并进行实验检测；4. 掌握数据处理方法和分析方法。主要特色主要研究了脉冲涡流传感器对实际检测效果的影响，对传感器的参数进行了不断的优化与设计。5、 研究计划进度1、 查阅脉冲涡流检测工艺的相关资料并撰写开题报告； 3月9日3月15日2、 购买材料，设计传感器； 3月16日4月11日3、 制作传感器并掌握实验过程； 4月12日4月25日4、 实验数据采集； 4月26日5月16日5、 分析数据，对传感器进行改进； 5月17日5月31日6、 数据处理并分析实验结果； 6月1日6月6日7、 撰写毕业论文，答辩。 6月7日6月20日6、 主要参考文献1康小伟.包覆层管道腐蚀脉冲涡流检测机理与方法研究D.南昌航空大学, 2012:30-50.2 辛伟.工业管道腐蚀脉冲涡流检测传感器仿真研究.硕士,中北大学,2009.3 黄琛.基于脉冲涡流技术的无损检测实验研究.硕士,华中科技大学,2007.4 王韫江,王晓锋,李斌,余付平,丁克勤.管道腐蚀检测中新型脉冲涡流传感器的设计J. 无损检测,2007,30(11): 807809.5徐可北,周俊华.涡流检测M.北京:机械工业出版社,2004.6 Shunfeng Cheng, Xinjun Wu, Yihua Kang. Local area Magnetization and Inspection Method for Aerial PipelinesJ. NDT&E International, 2005.7 Hungchi Yang, Chengchi Tai. Pulsed Eddy-current Measurement of a Conducting Coating on a Magnetic Metal PlateJ. Measurement Science and Tec