熱交換器管聲脈沖檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則

熱交換器是火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要組成部分，其管子在運(yùn)行過(guò)程中的泄漏，可造成機(jī)組非停、水質(zhì)變壞、效率降低等。應(yīng)用聲脈沖檢測(cè)法可在機(jī)組檢修過(guò)程中及時(shí)檢測(cè)出已泄漏管，從而提高機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的，是對(duì)在役熱交換器管采用聲脈沖方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)提供統(tǒng)一的檢測(cè)技術(shù)規(guī)范、對(duì)檢測(cè)結(jié)果提供統(tǒng)一的評(píng)定方法。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由電力行業(yè)電站金屬材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口并負(fù)責(zé)解釋。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：西安熱工研究院有限責(zé)任公司、山西電力科學(xué)研究院、湖南電力試驗(yàn)研究所、河南電力試驗(yàn)研究所、大亞灣核電站、愛(ài)德森(廈門)電子有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：馬劍民、安勤崗、鄒建偉、汪毅、董振軍、林俊明。

前言

1 范圍

2 原理

3 總則

4 檢測(cè)設(shè)備

5 對(duì)比試樣管

6 操作步驟

7 檢測(cè)結(jié)果評(píng)定

8 檢測(cè)報(bào)告

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 概述 1

1.2 脈沖渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀 2

1.2.1 脈沖渦流檢測(cè)應(yīng)用研究現(xiàn)狀 2

1.2.2 脈沖渦流檢測(cè)理論研究現(xiàn)狀 4

1.2.3 傳感器研究現(xiàn)狀 6

1.2.4 檢測(cè)信號(hào)降噪與特征提取研究現(xiàn)狀 7

1.2.5 缺陷定量化研究現(xiàn)狀 9

1.3 本書主要內(nèi)容及重點(diǎn) 11

1.4 本章小結(jié) 12

參考文獻(xiàn) 12

第2章 脈沖渦流檢測(cè)理論基礎(chǔ) 17

2.1 概述 17

2.2 渦流效應(yīng)及電磁場(chǎng)基本理論 17

2.3 脈沖渦流檢測(cè)原理 20

2.4 脈沖渦流的趨膚效應(yīng) 21

2.5 差分傳感器檢測(cè)信號(hào)特征分析 24

2.6 本章小結(jié) 26

參考文獻(xiàn) 26

第3章 脈沖渦流檢測(cè)中探頭瞬態(tài)響應(yīng)的理論計(jì)算 28

3.1 概述 28

3.2 求解模型的建立及計(jì)算方法 29

3.3 層疊導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上探頭響應(yīng)信號(hào)的時(shí)諧場(chǎng)求解 30

3.3.1 層疊導(dǎo)體結(jié)構(gòu)反射系數(shù)的矩陣表達(dá)式 30

3.3.2 層疊導(dǎo)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反射磁場(chǎng) 33

3.3.3 檢測(cè)線圈上感應(yīng)電壓的變化 34

3.3.4 激勵(lì)線圈中電流的計(jì)算 35

3.4 用快速傅里葉變換計(jì)算探頭的瞬態(tài)響應(yīng)信號(hào) 36

3.4.1 徑向求解區(qū)域R0的確定 36

3.4.2 級(jí)數(shù)總求和項(xiàng)M的確定 36

3.4.3 Bessel函數(shù)積分的計(jì)算 36

3.5 層疊導(dǎo)體瞬態(tài)渦流場(chǎng)的計(jì)算實(shí)例與結(jié)果對(duì)比 38

3.5.1 有限元時(shí)步法計(jì)算瞬態(tài)渦流場(chǎng)法問(wèn)題 38

3.5.2 計(jì)算實(shí)例與兩種方法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比 42

3.6 本章小結(jié) 45

參考文獻(xiàn) 46

第4章 圓臺(tái)狀脈沖渦流差分傳感器設(shè)計(jì) 48

4.1 概述 48

4.2 圓臺(tái)狀差分傳感器設(shè)計(jì) 48

4.3 電磁波反射與透射基本理論 49

4.3.1 電磁波在半空間的反射與透射 49

4.3.2 電磁波在三層介質(zhì)中的反射與透射 51

4.3.3 電磁波在任意多層介質(zhì)中的反射與透射 53

4.4 圓臺(tái)狀差分傳感器磁場(chǎng)解析模型 54

4.5 圓臺(tái)狀差分傳感器檢測(cè)信號(hào)特征分析 61

4.6 圓臺(tái)狀差分傳感器性能分析 62

4.7 本章小結(jié) 71

參考文獻(xiàn) 71

第5章 脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)的預(yù)處理 73

5.1 概述 73

5.2 奇異值分解降噪原理 73

5.3 基于奇異值分解的最優(yōu)降噪方法 76

5.3.1 負(fù)熵的定義 77

5.3.2 Hankel矩陣最優(yōu)維數(shù)選擇 78

5.3.3 閾值的選擇 81

5.4 基于Savitzky-Golay濾波器的奇異值平滑處理 83

5.4.1 Savitzky-Golay濾波器基本理論 83

5.4.2 奇異值平滑處理 86

5.5 脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)降噪 89

5.5.1 算法性能分析 89

5.5.2 實(shí)驗(yàn)信號(hào)降噪 89

5.6 本章小結(jié) 92

參考文獻(xiàn) 93

第6章 脈沖渦流檢測(cè)的影響因素分析 95

6.1 概述 95

6.2 有限元模型建立與求解過(guò)程 95

6.3 激勵(lì)線圈時(shí)間常數(shù)對(duì)檢測(cè)的影響 99

6.3.1 激勵(lì)線圈內(nèi)電流特征分析 99

6.3.2 時(shí)間常數(shù)對(duì)檢測(cè)信號(hào)特征的影響 101

6.4 材料電導(dǎo)率對(duì)檢測(cè)的影響 107

6.5 激勵(lì)信號(hào)幅值對(duì)檢測(cè)的影響 111

6.6 提離變化對(duì)檢測(cè)的影響 114

6.7 本章小結(jié) 116

參考文獻(xiàn) 118

第7章 脈沖渦流缺陷檢測(cè)信號(hào)的解析計(jì)算 119

7.1 概述 119

7.2 缺陷檢測(cè)信號(hào)特征分析 119

7.2.1 檢測(cè)信號(hào)時(shí)域分析 119

7.2.2 檢測(cè)信號(hào)頻域分析 125

7.3 缺陷檢測(cè)信號(hào)的解析計(jì)算 131

7.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 133

7.5 本章小結(jié) 134

參考文獻(xiàn) 135

第8章 脈沖渦流缺陷二維輪廓重構(gòu) 136

8.1 概述 136

8.2 徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 136

8.2.1 徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 136

8.2.2 隱含層神經(jīng)元數(shù)量的確定 140

8.2.3 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法 140

8.3 基于不變函數(shù)的缺陷二維輪廓重構(gòu) 144

8.3.1 缺陷輪廓重構(gòu)問(wèn)題描述 144

8.3.2 重構(gòu)算法 146

8.4 實(shí)驗(yàn)與分析 147

8.4.1 數(shù)據(jù)樣本庫(kù)的建立 147

8.4.2 重構(gòu)結(jié)果及分析 149

8.5 本章小結(jié) 153

參考文獻(xiàn) 154

彩圖2100433B

《脈沖渦流缺陷檢測(cè)技術(shù)》介紹了脈沖渦流檢測(cè)的原理，建立了任意n層層疊導(dǎo)體結(jié)構(gòu)脈沖渦流檢測(cè)的電磁場(chǎng)理論模型，提出了一種采用級(jí)數(shù)表達(dá)式結(jié)合快速傅里葉變換計(jì)算脈沖渦流響應(yīng)信號(hào)的方法；設(shè)計(jì)了一種圓臺(tái)狀差分傳感器方案，并根據(jù)電磁波反射與透射理論建立了該傳感器的磁場(chǎng)解析模型；采用奇異值分解原理對(duì)脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了降噪，有效提高了原始檢測(cè)信號(hào)的信噪比；分析了激勵(lì)線圈時(shí)間常數(shù)、被測(cè)試件電導(dǎo)率、激勵(lì)信號(hào)幅值及提離等因素變化對(duì)脈沖渦流檢測(cè)結(jié)果的影響規(guī)律，為提高脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)的性能提供了理論指導(dǎo)；通過(guò)分析缺陷檢測(cè)信號(hào)諧波系數(shù)隨缺陷尺寸變化的規(guī)律，探討了缺陷檢測(cè)信號(hào)的解析計(jì)算方法；論述了基于不變函數(shù)的脈沖渦流缺陷二維輪廓重構(gòu)方法，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了用于重構(gòu)缺陷輪廓的不變函數(shù)，建立了由檢測(cè)信號(hào)到缺陷二維輪廓一一對(duì)應(yīng)的非線性映射關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)了不同檢測(cè)條件下缺陷二維輪廓的準(zhǔn)確重構(gòu)。

要了解什么是脈沖波，就要了解什么是脈沖。

脈沖：電壓(V)或電流(A)的波形像心電圖上的脈搏跳動(dòng)的波形。但聽(tīng)到的什么電源脈沖、聲脈沖……又作何解釋呢，其實(shí)這些都是由脈沖的原意延伸出來(lái)的?；蛎}沖波就是以沖擊形式產(chǎn)生的信號(hào)波形，是由小到大的，方波是跳變、穩(wěn)定的。

脈沖波　學(xué)術(shù)上對(duì)脈沖的定義：隔一段相同的時(shí)間發(fā)出的波等機(jī)械形式，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回其初始值的物理量稱之為脈沖。

正如正弦波可以用振幅、頻率、初相，三個(gè)參數(shù)來(lái)表征那樣，理想的矩形脈沖一般只要三個(gè)參數(shù)便可以將其描述清楚。這三個(gè)參數(shù)分別是：脈沖幅度Um、脈沖重復(fù)周期T、脈沖寬度tw。

但由于實(shí)際電路中儲(chǔ)能元件的影響，脈沖波形并不十分規(guī)整，因此需要更多的參數(shù)描述其特征如:：

脈沖幅值Um。

脈沖前沿和上升時(shí)間tr

脈沖后沿和下降時(shí)間

脈沖寬度tw

脈沖間隔tg

脈沖周期T

脈沖頻率f

從脈沖的定義內(nèi)我們不難看出，脈沖有間隔性的特征，因此我們可以把脈沖作為一種信號(hào)。 脈沖信號(hào)的定義由此產(chǎn)生：相對(duì)于連續(xù)信號(hào)在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)短時(shí)間發(fā)生的信號(hào)，大部分信號(hào)周期內(nèi)沒(méi)有信號(hào)。就象人的脈搏一樣。一般指數(shù)字信號(hào)，它已經(jīng)是一個(gè)周期內(nèi)有一半時(shí)間（甚至更長(zhǎng)時(shí)間）有信號(hào)。計(jì)算機(jī)內(nèi)的信號(hào)就是脈沖信號(hào)，又叫數(shù)字信號(hào)。

接下來(lái)再來(lái)了解一下方波（Square Wave）和脈沖波（Pulse Wave）。方波，因?yàn)椴ㄐ畏椒秸妹?。而脈沖波不一定是方方正正的。波形上下最大振幅持續(xù)時(shí)間完全相同的，單獨(dú)又稱為方波。