漏磁檢測缺陷反演成像理論與技術是近年興起的研究熱點,國內外學者通過大量卓有成效的研究工作,取得了顯著的理論成果并進行了工程應用。本書系統介紹了漏磁檢測基本原理、缺陷識別與量化理論及其實現技術,主要包括漏磁檢測影響因素、檢測信號處理方法、缺陷當量尺寸量化方法、缺陷輪廓反演、三維漏磁成像等內容。本書是作者對漏磁檢測缺陷反演與成像理論的系統梳理,作者匯集了十多年來的科研與技術應用成果,對于高校師生和從事無損檢測技術的工程人員極具參考價值。
黃松嶺教授長期專著于漏磁檢測缺陷反演成像理論與技術,通過大量卓有成效的工作,取得了顯著的理論成果并獲得了工程應用。本書系統論述了漏磁成像的基本理論,包括漏磁檢測影響因素、檢測信號處理方法、缺陷當量尺寸量化方法、缺陷輪廓反演、三維漏磁成像等內容。
本書是作者對漏磁檢測缺陷反演與成像理論的系統梳理,并匯集了作者10多年來的科研與技術應用成果,對于高校師生和從事無損檢測技術的工程人員極具參考價值。
漏磁檢測具有原理簡單、工程應用方便和對被檢測工件表面要求不高等諸多優點,因此,從其誕生開始的近一百年時間里,漏磁檢測技術得到了長足發展,其應用領域拓展到石油、化工、汽車、航空航天、鐵路和輪船等幾乎覆蓋人們生產生活所涉及的全部行業,既包括原材料毛坯的探傷,又包括工廠生產線上的工件成品、半成品質量控制和在役設施缺陷檢測與安全評估。
長期以來,缺陷反演量化一直是漏磁檢測的難點和研究熱點,近幾十年,漏磁檢測缺陷量化反演技術經歷了由簡單到復雜、由定性識別到定量分析的發展歷程,并朝著缺陷輪廓識別和漏磁成像檢測方向發展。
本書介紹漏磁檢測基本原理、缺陷識別與量化理論及其實現技術,主要包括漏磁檢測影響因素、檢測信號處理方法、缺陷當量尺寸量化方法、缺陷輪廓反演和三維漏磁成像等幾個方面內容。
本書的內容是作者十多年來在漏磁無損檢測理論方面不斷研究和實踐應用的總結,書中大部分內容來源于作者指導的博士和碩士研究生的學位論文,這些學生是崔偉、陳俊杰、童允、劉新萌、蘇志毅和吳欣怡等。在相關技術的實施中,得到了中石化、中石油和中海油等相關單位領導和工程技術人員的大力協助,使得該理論和技術在實踐中不斷完善,在此表示衷心的感謝!
在國外,漏磁無損檢測技術研究較早,國外的有些技術至今仍壟斷著國內的市場。隨著國內無損檢測需求的增長,我國對漏磁無損檢測技術的研究工作越來越得到重視,工業應用也越來越廣泛,希望本書的出版能為廣大的研究開發人員、高校師生和工程技術人員提供參考。書中若有錯誤和不妥之處,敬請讀者批評指正。
作者于清華園
2016年6月
黃松嶺(1970—),清華大學油田電氣工程研究中心主任、教授、博士生導師,IETFellow,中國儀器儀表學會設備結構健康監測與預警分會常務理事。主要研究方向為結構健康監測與缺陷無損評估。負責國家重大科學儀器設備開發專項“鐵磁性材料三維漏磁成像檢測儀開發”項目,承擔完成了十多項國家863、國家科技支撐計劃項目、國家自然科學基金項目和企業重大產業化項目。發表論文200多篇,其中40多篇被SCI檢索,60多篇被EI檢索,獲得省部級和行業協會科技獎勵11項。出版教材、專著和大型工具書6本。
趙偉(1956—),清華大學電機系教授、博士生導師,主要從事現代電磁測量技術及儀器方向的教學和科研工作,發表論文200多篇。作為第1、第2作者或主編,出版有教材《電磁測量》,譯著《電工理論基礎》(第4版),專著《電子式電能表及其在現代用電管理中的應用》,辭書《新編電氣工程師實用手冊》、《中國電工大典》和《現代電氣工程師實用手冊》等。
第1章緒論
1.1引言
1.2漏磁檢測影響因素
1.2.1磁化的影響
1.2.2檢測過程的影響
1.3漏磁檢測缺陷量化反演技術研究現狀
1.3.1MFL檢測理論與技術發展
1.3.2缺陷量化反演技術研究
1.3.3MFL檢測缺陷量化反演仍需解決的問題
第2章檢測信號處理方法
2.1數據采集與存儲
2.1.1漏磁檢測的數據采集
2.1.2數據的組織與存儲
2.2數據壓縮及降噪方法
2.2.1檢測數據壓縮
2.2.2檢測信號降噪方法
第3章漏磁檢測缺陷量化方法
3.1引言
3.2基于統計識別的缺陷量化方法
3.2.1漏磁信號的預處理
3.2.2波形特征的定義和提取
3.2.3缺陷長度的統計識別
3.2.4多變量統計分析方法
3.2.5缺陷寬度的統計識別
3.2.6缺陷深度的統計識別
3.3徑向基函數神經網絡量化方法
3.4三維有限元神經網絡量化方法
3.4.1有限元法的離散化原理
3.4.2有限元神經網絡
3.4.3用FENN求解正問題和逆問題
3.4.4FENN的優點分析
第4章三維漏磁檢測缺陷輪廓反演
4.1三維漏磁信號特性
4.1.1信號的基本特征
4.1.2信號隨缺陷尺寸的變化規律
4.2缺陷三維輪廓的隨機搜索迭代反演方法
4.2.1待求解區域的分段識別
4.2.2缺陷開口輪廓檢測方法
4.2.3缺陷三維輪廓網狀模型
4.2.4缺陷三維輪廓的隨機搜索迭代反演
4.3缺陷三維輪廓的神經網絡迭代反演方法
4.3.1三維MFL檢測信號的主要特征值提取
4.3.2缺陷三維輪廓條狀模型
4.3.3基于RBF神經網絡的MFL信號正向預測
4.3.4缺陷三維輪廓的RBF神經網絡迭代反演
4.4缺陷三維輪廓的多階段逐次逼近反演方法
4.4.1缺陷輪廓的多階段復合反演
4.4.2缺陷網狀模型的逐步細化
4.4.3有限元計算剖分尺寸的逐步細化
4.4.4實際缺陷三維輪廓反演實驗
4.5采樣精度對缺陷三維輪廓反演的影響與修正
4.5.1采樣精度的影響分析
4.5.2三維MFL信號的插值修正方法
4.5.3實驗驗證
第5章三維漏磁成像檢測
5.1三維漏磁信號特征量值
5.1.1凹坑缺陷的參數定義
5.1.2水平溝槽缺陷的參數定義
5.1.3切向溝槽缺陷的參數定義
5.2完整信號下的缺陷分類量化方法
5.2.1基于RBF神經網絡的缺陷分類方法
5.2.2基于BP神經網絡的缺陷量化方法
5.3不完整信號下的缺陷量化與顯示方法
5.3.1缺陷邊緣識別
5.3.2缺陷深度估計
5.3.3不完整信號下的缺陷實時顯示
參考文獻