Количественная оценка относительной толщины проводящих ферромагнитных материалов с использованием детектора катушки на основе пульсированных текущих датчиков

Резюме

Здесь мы представляем протокол для количественной оценки относительной толщины (т.е. толщины в процентах по отношению к эталону) проводящих ферромагнитных материалов с использованием датчиков импульсного тока на основе катушки на основе детектора, преодолевая калибровку Требование.

Аннотация

Количественная количественная количественная количественная оценка проводящих ферромагнитных материалов с помощью неразрушающей оценки (NDE) является важнейшим компонентом структурного мониторинга состояния здоровья инфраструктуры, особенно для оценки состояния проводящих большого диаметра ферромагнитные трубы, найденные в энергетическом, водном, нефтяном и газовом секторах. Пульсированный eddy ток (PEC) зондирование, особенно детектор катушки основе УИК датчик архитектуры, зарекомендовал ажиотажа на протяжении многих лет в качестве эффективного средства для обслуживания этой цели. В предыдущих работах были представлены подходы к проектированию датчиков УИК, а также обработке сигналов. В последние годы, использование скорости распада детекторкатета на основе времени домена УИК сигнал амек для целей толщины количественной была изучена. Такие работы установили, что метод, основанный на частоте распада, имеет общность с архитектурой датчика на основе катушки на основе детектора, с определенной степенью иммунитета к таким факторам, как форма датчика и размер, количество поворотов катушки и тока возбуждения. Более того, этот метод показал свою эффективность в NDE больших труб из серого чугуна. После такой литературы, в центре внимания этой работы явно детектор датчика УИК датчик катушки напряжения на основе проводящей ферромагнитной толщины материала количественной. Тем не менее, проблема, с которой сталкивается этот метод является трудность калибровки, особенно когда дело доходит до приложений, таких как in situ оценки состояния трубы после измерения электрических и магнитных свойств некоторых трубных материалов или получения калибровки образцы трудно на практике. Мотивированная этой задачей, в отличие от оценки фактической толщины, как это было сделано некоторыми предыдущими работами, эта работа представляет собой протокол для использования метода, основанного на частоте распада, для количественной оценки относительной толщины (т.е. толщины конкретного места по отношению к максимальной толщины), без требования к калибровке.

Введение

Импульсный эдди ток (PEC) зондирования техника, пожалуй, самый универсальный член семьи eddy тока (EC) неразрушающей оценки (NDE) методы и имеет много применений в обнаружении и количественной оценки дефектов, а также геометрия металлов и металлических структур¹. Толщина количественной оценки проводящих ферромагнитных стеноподобных конструкций, имеющих толщину стен ы не более нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров, является высоковостребованной инженерной службой в области структурного мониторинга состояния здоровья инфраструктуры. Критическая инфраструктура из ферромагнитных сплавов, требующих этой услуги, обычно доступна в энергетической, водной, нефтяной и газовой промышленности. В то время как датчики УИК могут быть разработаны после нескольких архитектур, детектор катушки на основе архитектуры было определено, чтобы быть наиболее эффективным и широко используется в оценке состояния ферромагнитных материалов^2,3,4,5. Таким образом, именно архитектура датчика НА основе катушки на основе детектора закладывает основу для решения проблемы количественной оценки толщины проводящих ферромагнитных материалов.

Детектор катушки основе УИК датчик архитектуры, как правило, состоит из двух концентраторски раны, воздуха сердцевиной, проводящие катушки^2,3,4,5,6 (обычно медные катушки). Это довольно часто, чтобы ветер эти катушки, чтобы быть круглыми в форме^2,3,4,5,6, но иногда, прямоугольной формы катушки⁶ были использованы. Из двух катушек в датчике, один ведет себя как возбудить катушки в то время как другой действует как детектор катушки. В датчике УИК, катушки возбуждают импульс напряжения - то, что может быть охарактеризована как функция шаг тяжелой в принципе. Это импульсное возбуждение генерирует переходное магнитное поле (называемое первичным полем) вокруг датчика. Когда датчик находится рядом с проводящей испытательной частью (например, проводящей ферромагнитной стеноподобной структурой), это переходное магнитное поле индуцирует время, изменяющееся изодевленных токов в испытательном фрагменте. Эти излиханные токи генерируют вторичное магнитное поле (называемое вторичным полем), которое противостоит первичному полю. В ответ на резцирующее влияние первичных и вторичных полей, переходное напряжение индуцируется в катушке детектора - который становится сигналом уиК-каприта времени, представляющим интерес для этой работы.

Датчик датчика УИК детектор катушки скорость распада напряжения (обозначается как q) было сообщено^6,7 ,^8, чтобы показать пропорциональность No², когда сигнал приобретается размещение датчика УИК выше проводящего ферромагнитного слоя магнитной проницаемости , электрическая проводимость ,и толщина d. Хотя эта функция сигнала скорости распада имеет значительный иммунитет к таким параметрам, как размер датчика, форма датчика и подъем^6,7,8, что делает скорость распада весьма желательно йен для сложных сценариев NDE, таких как оценка состояния трубопровода in situ^9,10,11, эта функция должна быть откалибрована (т.е., , , г) количественная оценка. Для обеспечения традиционных методов распада скорости на основе толщины^{количественной6,8}, эта калибровка должна быть сделана путем извлечения образцов калибровки^6,8 или с участием эдди текущей основе материальных методов характеристики свойства^12,13. Кроме того, сложности калибровки можно избежать, представляя толщину в виде относительной толщины. Предположим, что упражнение NDE выполняется и значения, извлеченные из сигналов, затем, значение, качественно репрезентативное точки максимальной толщины в испытательной части, рассматривается в качестве эталона (т.е. _{реф юаней макс}^2); то, толщина любого другого места может быть представлена в процентах от максимальной толщины в форме, представляя относительную толщину в качестве вывода, который по-прежнему полезна качественная информация как выход NDE, который также несет в себе простоту не откалибровать для з ,. В представленном здесь протоколе описываются шаги, которым следует следовать для достижения этой цели.

Так как скорость распада показывает общность на основе катушки детектора на основе уИК сенсорной архитектуры, показывая иммунитет к параметрам конструкции датчика, а также подъем^6,7,8,14, практики могут использовать любой детектор катушки на основе УИК зондирования системы их выбора на подходящий проводящий ферромагнитный материал для выполнения относительной толщины количественной оценки после протокола здесь. Пример конструкции датчика УИК для проводящего ферромагнитного материала доступен для заинтересованных читателей¹⁵. Сигналы и результаты, представленные в этой работе, были получены с помощью системы ПЭК, разработанной Технологическим университетом Сиднея^6,8. Проводящий ферромагнитный материал, используемый для репрезентативных результатов, полученных системой ПЭК, представляет собой серый чугун, извлеченный из испытательного полигона^9,10,11 в Сиднее, Австралия.

Следует отметить, что методы, результаты и обсуждения, представленные в этой публикации явно сосредоточиться на использовании детектора катушки на основе участок на основе участок на основе порядка распада домена домена сигнала времени для толщины количественной проводящей ферромагнитных материалов. Публикация не содержит более широкого обсуждения общих конвенций принципов зондирования УИК и конфигураций датчиков. Другие опубликованные^{работы 16,17,18} может быть полезным для читателей, чтобы получить больше понимания о конфигурациях датчиков УИК, кроме детектора катушки на основе сенсорной архитектуры.

протокол

1. Извлечение скорости распада - из доступного сигнала ПЭК на основе детектора

1. Выразите доступный экспериментально захваченный сигнал УИК (т.е. напряжение детектора детектора времени (обозначенное как V(t)))в логарифмической форме ln'V(т)). Типичный сигнал УИК, выраженныйв форме Ln'V(t)показан на рисунке 1.
2. Найти линейную область в виде такого, чтобы сигнал удовлетворял условию, где. В соответствии с сигналом на рисунке 1, происходит, чтобы быть удовлетворительным и практическилинейным регионом.
3. Как показано на рисунке 2, приспосабливайте модель прямой линии к экспериментальным данным сигнала в пределах идентифицированной линейной области и оценивайте значение q.

2. Количественная оценка относительной толщины

1. Предположим, что есть несколько сигналов(Рисунок 3),приобретенных из задачи NDE, выполняемой на проводящей ферромагнитной тестовой части, имеющей различную толщину. Во-первых, определить линейную область, общую для всех сигналов, и извлечь значения. В соответствии с сигналами на рисунке 3, как представляется, адекватный и практический линейный регион.
2. Выберите максимальное значение и наметьте его как _реф, так как максимальное значение должно в принципе соответствовать максимальной толщине в соответствии с пропорциональностью ^6,7,8.
3. Экспресс относительная толщина процента в форме, где индекс соответствует ^й измерения.

3. установка PEC_Signal_Processor

1. Найдите файл PEC_Signal_Processor.exe. Дважды щелкните файл и дайте выполнить.
2. При появляются интерфейсы ниже, нажмите Далее. Когда интерфейс всплывает, укажите местоположение файла для установки и отметьте флажок Добавить ярлык на рабочий стол, чтобы добавить значок программного обеспечения на рабочий стол. Затем нажмите Далее.
3. Укажите место установки для требуемой среды Runtime, затем нажмите Далее. Если необходимая среда Runtime уже установлена, просто нажмите кнопку Next.
4. Читайте и соглашайтесь на условия лицензии. Затем нажмите Установить.
5. Нажмите Закончить, когда установка завершена. Появится значок рабочего стола.

4. Подготовка сигналов

1. Убедитесь, что датчик УИК выводит «сырые сигналы, т.е., V(т)расположены как таблица.
2. Копирование таблицы, содержащей сигналы, на рабочий стол (или в папку, содержащуюся в родительском каталоге, где установлено приложение). Для удобства рекомендуется настольный компьютер.

5. Выполнение приложения

1. Дважды щелкните значок рабочего стола для запуска приложения. Интерфейс откроется.
2. Загрузите сигналы, нажав на вкладку Load Signals и выберите файл, содержащий сигналы, чтобы импортировать сигналы в программный интерфейс.
3. Подождите, пока количество сигналов, содержащихся в таблице, содержащей необработанные сигналы появляются перед Числом сигналов.
4. Нажмите на сигналы участка и наблюдайте за сигналами, проложенные в логарифмической шкале.
5. Нажмите на вкладку Увеличить и отрегулируйте окно участка, чтобы линейная область была хорошо видна.
6. После наблюдения определитесь с разумными нижними и верхними краями для линейной области и введите значения в отсотылаемых текстовых пространствах.
7. Нажмите на участок поля и ждать поля, которые будут построены в зеленом цвете.
8. Нажмите на элементы экстракта и наблюдайте, как сегменты прямой линии построены красным цветом.
9. Нажмите на вычисление относительной толщины и наблюдайте, как строится гистограмма рассчитанных значений относительной толщины.
10. Нажмите на Кнопку Относительная Толщина, чтобы сохранить рассчитанные значения относительной толщины. Предоставьте имя файла и нажмите OK.
11. Подтвердите имя файла, нажав OK еще раз, чтобы подтвердить имя файла. Значения относительной толщины будут сохранены в виде таблицы на рабочем столе.

Результаты

Представительрезультаты в рамках этого раздела были получены с использованием сигналов УИК, предоставляемых в качестве дополнительного материала со ссылкой^8; как уже упоминалось выше, сигналы были захвачены на серый чугуна образцов, извлеченных из трубы испытательного л...

Обсуждение

Был представлен протокол количественной оценки относительной толщины (т.е. толщины в процентах по отношению к эталону) проводящих ферромагнитных материалов с использованием датчиков УИК на основе катушки детекторов. Основным преимуществом этого метода является способность преодоле?...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
A Detector Coil-based PEC Sensing System.	N/A		The representative results in this work were generated using the PEC system developed by University of Technology Sydney (UTS), Australia and published in works 6,8. This system may be accessible to readers via collaborating with UTS.
A suitable conductive ferromagnetic material of varying thickness.	N/A		The representative results in this work were generated by acquiring PEC measurements on grey cast iron test pieces extracted from a pipe test-bed located in Sydney Australia, whose location and vintage details are available in references 9-11. The pipe test-bed as well as the extracted calibration samples may be accessible to readers via collaborating with UTS.
A computation platform for PEC signal processing	MathWorks, Natick, MA, USA.		A computation platform in which the PEC signal processing algorithm can be coded and executed is required. In this publication, PEC signal processing was done using a software executable named "PEC_Signal_Processor", produced using MATLAB R2017b, Publisher: MathWorks, Natick, MA, USA.
An application that can produce a table containing raw PEC signals (e.g., Microsoft Office Excel).	Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, Washington, USA.		Microsoft Office Excel (Office 16) was used for the work of this publication.