涡流激励条件下缺陷表面磁场和温度场分布规律研究

As the aging offshore platform period comes near, the risk of safe service of marine structures is of more and more concern. It's of great significance to detect defects of marine structures and evaluate the structure safety and reliability. The ocean environment puts forward great challenge to detection technology. ACFM can inspect defects under water, and eddy current induced thermography is applicable to complex constructions. Combination of the two technique is quite promising. Through theoretical study, magnetic field and thermal field around defects induced by eddy currents is modeled. Through FEM model, numerical solution of magnetic field and thermal field around defects is obtained. Compared with experimental results, mathematical model is modified, and distribution law of magnetic field and thermal field around defects induced by eddy currents is obtained. This project will form a composite detection technology of ACFM and eddy current induced thermography, which will improve Non-destructive testing level of our country.

随着海洋平台“老龄化”的来临，海洋装备安全服役的风险日益突出。有效检测海洋装备的结构损伤，评定结构的安全性和可靠性，具有迫切的生产需求。海洋装备所处的海洋环境对检测技术提出了挑战。交流电磁场检测技术适用于水下结构的检测，涡流激励热成像检测技术适用于复杂结构的检测，二者结合可从容应对海洋平台结构损伤检测带来的挑战。由于激励方式相同，本项目将两种检测技术的基础理论问题——涡流激励条件下缺陷表面磁场和温度场的分布规律同时进行研究。通过理论研究，建立缺陷表面磁场、温度场分布的数学模型；通过建立有限元计算模型，得到缺陷表面磁场、温度场分布的数值解；通过实验验证，对数学模型进行修正，得到缺陷表面磁场、温度场的分布规律。项目研究工作将形成基于交流电磁场和涡流激励热成像的复合检测技术，为提高我国安全检测技术水平做出贡献。

本项目针对海洋平台的疲劳裂纹等缺陷，分别研究了交流电磁场和涡流激励热成像检测技术，围绕检测技术机理、缺陷识别、缺陷定位和缺陷重构开展了深入的研究工作。.以交流电磁场和涡流激励热成像两种检测技术的数学模型为基础，结合数值模拟，得到了涡流激励条件下缺陷附近磁场和温度场的分布规律，建立了磁场分布和温度场分布的数学模型；开发了基于两种检测方法的复合检测实验平台，设计了适用于两种检测技术的激励器；使用小波降噪方法和二次移动平均方法，对缺陷处磁通密度信号作了降噪和平滑处理；针对缺陷信号形态特征，提出了基于曲线极值点的缺陷识别和定位方法。.对涡流激励热成像的静态检测模式和动态检测模式进行检测实验，得到了缺陷附近的温度场分布规律；提出了基于线扫描方法的热图像处理方法，和基于线扫描方法的缺陷特征提取方法和缺陷定位方法；针对涡流激励热成像的移动检测模式，提出了两种表面发射率不均影响的抑制方法；构建了两级广义回归神经网络模型，完成了Bx信号与缺陷深度的匹配，实现了缺陷深度的反演；利用边缘检测算子对温度数据进行处理，获得了缺陷的表面开口边缘，确定了缺陷开口的大小。.本项目解决了交流电磁场和涡流激励热成像复合检测的基础理论问题，为其应用于海洋平台疲劳裂纹类缺陷的检测奠定了基础。