熱交換器管聲脈沖檢測技術(shù)導則

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

制定本標準的目的，是對在役熱交換器管采用聲脈沖方法進行檢測時提供統(tǒng)一的檢測技術(shù)規(guī)范、對檢測結(jié)果提供統(tǒng)一的評定方法。

本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。

本標準由電力行業(yè)電站金屬材料標準化技術(shù)委員會歸口并負責解釋。

本標準起草單位：西安熱工研究院有限責任公司、山西電力科學研究院、湖南電力試驗研究所、河南電力試驗研究所、大亞灣核電站、愛德森(廈門)電子有限公司。

本標準主要起草人：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 檢測設(shè)備

5 對比試樣管

6 操作步驟

7 檢測結(jié)果評定

8 檢測報告

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 概述 1

1.2 脈沖渦流無損檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀 2

1.2.1 脈沖渦流檢測應用研究現(xiàn)狀 2

1.2.2 脈沖渦流檢測理論研究現(xiàn)狀 4

1.2.3 傳感器研究現(xiàn)狀 6

1.2.4 檢測信號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 11

1.4 本章小結(jié) 12

參考文獻 12

第2章 脈沖渦流檢測理論基礎(chǔ) 17

2.1 概述 17

2.2 渦流效應及電磁場基本理論 17

2.3 脈沖渦流檢測原理 20

2.4 脈沖渦流的趨膚效應 21

2.5 差分傳感器檢測信號特征分析 24

2.6 本章小結(jié) 26

參考文獻 26

第3章 脈沖渦流檢測中探頭瞬態(tài)響應的理論計算 28

3.1 概述 28

3.2 求解模型的建立及計算方法 29

3.3 層疊導體結(jié)構(gòu)上探頭響應信號的時諧場求解 30

3.3.1 層疊導體結(jié)構(gòu)反射系數(shù)的矩陣表達式 30

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

3.3.3 檢測線圈上感應電壓的變化 34

3.3.4 激勵線圈中電流的計算 35

3.4 用快速傅里葉變換計算探頭的瞬態(tài)響應信號 36

3.4.1 徑向求解區(qū)域R0的確定 36

3.4.2 級數(shù)總求和項M的確定 36

3.4.3 Bessel函數(shù)積分的計算 36

3.5 層疊導體瞬態(tài)渦流場的計算實例與結(jié)果對比 38

3.5.1 有限元時步法計算瞬態(tài)渦流場法問題 38

3.5.2 計算實例與兩種方法的計算結(jié)果對比 42

3.6 本章小結(jié) 45

參考文獻 46

第4章 圓臺狀脈沖渦流差分傳感器設(shè)計 48

4.1 概述 48

4.2 圓臺狀差分傳感器設(shè)計 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 圓臺狀差分傳感器磁場解析模型 54

4.5 圓臺狀差分傳感器檢測信號特征分析 61

4.6 圓臺狀差分傳感器性能分析 62

4.7 本章小結(jié) 71

參考文獻 71

第5章 脈沖渦流檢測信號的預處理 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 脈沖渦流檢測信號降噪 89

5.5.1 算法性能分析 89

5.5.2 實驗信號降噪 89

5.6 本章小結(jié) 92

參考文獻 93

第6章 脈沖渦流檢測的影響因素分析 95

6.1 概述 95

6.2 有限元模型建立與求解過程 95

6.3 激勵線圈時間常數(shù)對檢測的影響 99

6.3.1 激勵線圈內(nèi)電流特征分析 99

6.3.2 時間常數(shù)對檢測信號特征的影響 101

6.4 材料電導率對檢測的影響 107

6.5 激勵信號幅值對檢測的影響 111

6.6 提離變化對檢測的影響 114

6.7 本章小結(jié) 116

參考文獻 118

第7章 脈沖渦流缺陷檢測信號的解析計算 119

7.1 概述 119

7.2 缺陷檢測信號特征分析 119

7.2.1 檢測信號時域分析 119

7.2.2 檢測信號頻域分析 125

7.3 缺陷檢測信號的解析計算 131

7.4 實驗驗證 133

7.5 本章小結(jié) 134

參考文獻 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)的學習算法 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)問題描述 144

8.3.2 重構(gòu)算法 146

8.4 實驗與分析 147

8.4.1 數(shù)據(jù)樣本庫的建立 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 154

彩圖2100433B

《脈沖渦流缺陷檢測技術(shù)》介紹了脈沖渦流檢測的原理，建立了任意n層層疊導體結(jié)構(gòu)脈沖渦流檢測的電磁場理論模型，提出了一種采用級數(shù)表達式結(jié)合快速傅里葉變換計算脈沖渦流響應信號的方法；設(shè)計了一種圓臺狀差分傳感器方案，并根據(jù)電磁波反射與透射理論建立了該傳感器的磁場解析模型；采用奇異值分解原理對脈沖渦流檢測信號進行了降噪，有效提高了原始檢測信號的信噪比；分析了激勵線圈時間常數(shù)、被測試件電導率、激勵信號幅值及提離等因素變化對脈沖渦流檢測結(jié)果的影響規(guī)律，為提高脈沖渦流檢測系統(tǒng)的性能提供了理論指導；通過分析缺陷檢測信號諧波系數(shù)隨缺陷尺寸變化的規(guī)律，探討了缺陷檢測信號的解析計算方法；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)，建立了由檢測信號到缺陷二維輪廓一一對應的非線性映射關(guān)系模型，實現(xiàn)了不同檢測條件下缺陷二維輪廓的準確重構(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的波形。但聽到的什么電源脈沖、聲脈沖……又作何解釋呢，其實這些都是由脈沖的原意延伸出來的?；蛎}沖波就是以沖擊形式產(chǎn)生的信號波形，是由小到大的，方波是跳變、穩(wěn)定的。

脈沖波　學術(shù)上對脈沖的定義：隔一段相同的時間發(fā)出的波等機械形式，會在短時間內(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，三個參數(shù)來表征那樣，理想的矩形脈沖一般只要三個參數(shù)便可以將其描述清楚。這三個參數(shù)分別是：脈沖幅度Um、脈沖重復周期T、脈沖寬度tw。

但由于實際電路中儲能元件的影響，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。

脈沖前沿和上升時間tr

脈沖后沿和下降時間

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。 脈沖信號的定義由此產(chǎn)生：相對于連續(xù)信號在整個信號周期內(nèi)短時間發(fā)生的信號，大部分信號周期內(nèi)沒有信號。就象人的脈搏一樣。一般指數(shù)字信號，它已經(jīng)是一個周期內(nèi)有一半時間（甚至更長時間）有信號。計算機內(nèi)的信號就是脈沖信號，又叫數(shù)字信號。

接下來再來了解一下方波（Square Wave）和脈沖波（Pulse Wave）。方波，因為波形方方正正而得名。而脈沖波不一定是方方正正的。波形上下最大振幅持續(xù)時間完全相同的，單獨又稱為方波。