1 中国石化中原油田分公司, 河南濮阳 457001
2 长江大学地球物理与石油资源学院, 湖北武汉 430100
3 浙江大学控制科学与工程学院, 浙江杭州 310027
针对脉冲涡流技术在油气井套管检测过程中易受到环境影响而产生的噪声干扰问题, 提出一种油气井套管电磁检测数据的分段动态自适应降噪方法。通过对比分析仿真信号、实验井检测信号与实测井检测信号的差异, 结合实际检测过程中的噪声来源分析, 建立了基于偏心-抖动-温度影响因素的检测信号补偿模型。基于该补偿模型训练得到油气井套管电磁检测数据的分段动态自适应降噪模型。测井数据消噪实验结果表明, 所研究方法与常用的降噪方法相比能更好地抑制实际检测过程中偏心、抖动及温度因素带来的噪声影响, 具有应用和借鉴价值。
无损检测 油田套管 电涡流 降噪 non-destructive testing oil field casing eddy current noise reduction 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1156
1 大连交通大学机车车辆工程学院，大连 116000
2 陆军装甲兵学院车辆工程系，北京 100072
3 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192
涡流脉冲热像（ Eddy current pulsed thermography，ECPT）技术是一种新型的无损检测方法，广泛应用于金属材料结构的检测，但该技术常依赖人工经验提取特征进行裂纹检测与识别，自动化和智能性化程度不足。结合涡流脉冲热像技术以及循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）的特性，提出一种基于双向长短期记忆网络（Bidirectional Long Short-Term Memory Network，Bi-LSTM）金属疲劳裂纹涡流脉冲热像分类识别方法。实验通过涡流加热装置对被测金属试件进行感应加热，使用红外热像采集装置对金属平板试件进行实时的数据采集，获得图像序列并制作数据集。运用设计的 Bi-LSTM模型增强特征向量中的时序信息，对不同尺寸裂纹的热图像进行训练并测试。实验分析表明， Bi-LSTM网络可有效应用于金属疲劳裂纹检测与识别，针对现有裂纹检测准确率可达到 100%，优于传统神经网络和其他深度学习的模型，具有更高的识别精度。
涡流脉冲热像技术 双向长短期记忆网络 裂纹识别 特征提取 eddy current pulsed thermography, Bi-LSTM, crack i
1 新疆大学机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830017
2 新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院, 新疆 乌鲁木齐 830047
焊缝表面气孔缺陷的存在减少了工件的有效截面积, 降低了工件抵抗外载荷的能力, 严重时会导致工件断裂, 为此提出一种基于涡流脉冲热成像技术的焊缝表面多缺陷检测方法。首先, 采用一种新型电磁传感器结构, 通过涡流脉冲热成像原理对不同直径和深度的碳钢缺陷进行检测, 并分析了图像序列中缺陷区域与非缺陷区域的温度信号; 为了提高该检测系统的灵敏度, 采用主成分分析方法对图像序列进行图像重构, 增强原始图像中缺陷特征。最后, 通过实验验证了该方法, 实验结果表明该方法能够减小焊缝边缘效应的影响, 实现对焊缝表面缺陷的大面积检测, 并为红外热像仪提供一个开放的视野。
焊缝气孔 涡流脉冲热成像 缺陷检测 主成分分析 weld porosity eddy current thermography defect detection principal component analysis
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
2 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室，云南 昆明 650500
3 浙江大学控制科学与工程学院，浙江 杭州 310027
提出一种迁移学习与深度学习相结合的钢板裂纹缺陷检测方法。首先，通过非负矩阵分解（NMF）建立红外缺陷数据集的目标域特征空间，以余弦相似度为衡量指标选取可见光缺陷数据集的源域样本，对深度学习模型进行预训练，并将模型权重参数迁移至目标域，实现相似领域的知识迁移；然后，在YOLO v5算法基础上引入自适应空间特征融合（ASFF）模块，提高缺陷检测精度。实验结果表明：所提方法对钢板脉冲涡流热成像裂纹缺陷的检测精度达到98.6%，可实现不同长度裂纹的准确识别与定位。
机器视觉 无损检测 脉冲涡流热成像 迁移学习 非负矩阵分解 YOLO v5
郑州大学 机械与动力工程学院, 郑州 450001
研究了一种抗磁稳定悬浮结构的涡流阻尼力的阻尼特性。建立了求解涡流阻尼及阻尼系数的数学模型, 借助MATLAB和COMSOL 5.6通过三维电磁场有限元仿真分析方法研究了涡流阻尼的特性以及外部激励频率、振幅、悬浮磁体厚度、导体板厚度等对涡流阻尼的影响, 给出了其变化规律。结果表明: 增大磁体半径与厚度、增大抗磁体边长和厚度以及减小悬浮间隙都可增大涡流阻尼。除此之外, 增大外部激励的振幅与频率也可以增大涡流阻尼, 但增大激励频率时涡流阻尼会出现相位滞后现象。该结果对于分析研究抗磁悬浮结构的振动特性具有一定的参考意义。
红外与激光工程
2022, 51(10): 20211122
1 哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 工业和信息化部 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学), 黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工程大学 水声工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
该文分析了用于位移矢量水听器的电涡流传感器的工作原理, 对电涡流传感器的传感系数进行研究, 得到了电涡流探头线圈的各参数对传感系数的影响, 并通过实验对传感系数的计算模型进行了验证。对电涡流位移传感器的指向性分辨力进行研究。运用有限元软件对其进行仿真, 得到主轴方向上传感系数与主轴正交方向上传感系数之比, 该比值随着金属被测体半径的增大而增大, 且均大于20 dB, 满足矢量水听器指向性分辨力的要求。
电涡流传感器 位移矢量水听器 指向性分辨力 传感系数 eddy current sensor displacement vector hydrophone directivity resolution sensing coefficient
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
高频涡流损耗限制了磁致伸缩致动器的输出速度。该文提出了一种采用硅钢片导磁框的高速磁致伸缩致动器。与整块硅钢结构的导磁框相比, 分区绝缘的硅钢片可降低等效电导率, 减小导磁元件中的涡流。该设计提高了磁致伸缩棒中的磁场强度, 使致动器在高频磁场激励下也能输出较大振幅。在有效值为35 A@2 kHz的正弦波励磁电流下, 采用叠片结构导磁框的磁致伸缩致动器输出振幅11.1 μm@4 kHz的振动, 比采用整体结构导磁框的致动器输出速度提升了44.2%。这说明将磁路元件分区绝缘有利于提升磁致伸缩致动器的输出速度。
硅钢片 高速磁致伸缩致动器 涡流 等效电导率 磁场强度 silicon steel sheet high-speed magnetostrictive actuator eddy current equivalent conductivity magnetic field strength
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
2 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室, 云南 昆明 650500
针对铝板缺陷电涡流检测图像边缘区域不容易识别,同时检测图像存在背景噪声干扰的问题,提出了一种基于改进生成对抗网络的铝板缺陷电涡流检测图像分割方法。该方法建立在生成对抗网络图像分割模型的基础上,生成器部分采用U-Net模型的思想,在高低层特征融合之前采用注意力模块,调整低层特征与高层特征拼接时的权重,有利于提高图像特征信息的利用,增强目标特征并抑制背景特征。判别器部分用于区分网络生成的结果和人工标注的真实结果。所提方法采用Precision、Recall和F1作为评价指标。实验结果表明,与传统的图像分割方法相比,所提方法对铝板缺陷电涡流检测图像取得了较好的分割效果。
机器视觉 电涡流检测 生成对抗网络 图像分割 注意力机制 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0815002
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
3 电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 610054
在体声波(BAW)磁电天线结构中, 磁致伸缩层中的磁性薄膜在高频磁场中产生的感生电流会引起涡流损耗, 进而影响天线器件的辐射性能。为了分析和抑制磁性薄膜的涡流损耗, 利用有限元仿真法建立了FeGaB磁性薄膜的涡流损耗模型, 根据涡流的趋肤效应, 同时讨论了磁性薄膜表面和体内的涡流损耗。采用在FeGaB中插入Al2O3薄膜的隔离方法抑制涡流损耗, 比较并讨论了Al2O3薄膜的3种不同隔法, 分别得到表面和体内涡流抑制的最优隔法。综合考虑总涡流损耗的影响, 提出了一种“交叉隔”方式为抑制总涡流损耗的最优隔法。仿真结果表明, 采用该优化方法在磁性薄膜中加入10 nm Al2O3薄膜隔离后, 总涡流损耗的抑制率高于65%。
体声波磁电天线 磁致伸缩薄膜 涡流损耗 bulk acoustic magnetoelectric antenna magnetostrictive film FeGaB FeGaB eddy current loss Al2O3 Al2O3
