基于反射与折射理论的电涡流检测探头阻抗解析模型

应用电磁波的反射与折射理论建立了多层导电结构电涡流检测探头阻抗解析模型.电涡流检测中空间电磁场可看作线圈激励场与涡流场的叠加,而涡流场是线圈激励场的反射与折射效应,因此应用线圈激励场的级数型解析解和电磁波的反射与折射理论推导了级数型探头阻抗解析解.最后,比较了推导的级数型与传统的积分型探头阻抗解析解的计算结果,并进行了实验验证.计算结果与实验结果基本吻合,表明推导的级数型探头阻抗解析解是正确的,且与积分解析解相比具有不需要确定积分上限、耗时少、计算精度容易控制等优点. 关键词： 电涡流检测 多层导电结构 反射与折射理论 探头阻抗     

基于截断区域特征函数展开法的金属管材电涡流检测线圈阻抗解析模型

针对金属管材电涡流检测线圈阻抗的理论计算问题,通过施加磁绝缘边界条件, 应用分离变量法和Cheng矩阵法建立了内穿式和外穿式线圈阻抗解析模型.因模型含有与虚宗量Bessel函数有关的积分, 通过研究函数特性,提出基于高斯积分算法的数值计算方法.以铜管管壁减薄为例进行仿真研究,并与Dodd模型、 有限元模型进行了对比.比较表明,三种方法的仿真结果基本一致,验证了所建立模型的正确性.与传统的Dodd模型、 有限元模型相比,所建立的模型具有效率高、精度调整方便等优点.     

基于波长选择的纸页厚度太赫兹时域光谱检测新方法

光谱数据的波长选择是太赫兹光谱定量分析的关键。以纸页厚度检测为例,提出了一种基于波长选择的纸页厚度太赫兹相位谱检测新方法。首先采用离散离子群算法进行太赫兹相位信号优选,并应用偏最小二乘法建立纸页厚度定量模型,以模型的预测均方根误差作为太赫兹相位信号优选的评价标准,选择出预测效果最优的太赫兹相位信号,进行纸页厚度预测。最后将本文方法的预测结果与采用全谱和单频相位信号的预测结果进行比较,结果表明,提出的方法预测结果最好。     

基于太赫兹波时域光谱技术的纺织材料鉴别和分类技术研究

提出了一种基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和聚类分析方法的纺织材料鉴别和分类方法,并以几种典型的棉材料作为实验介质证明此方法的可行性。利用THz-TDS系统测得了介质在THz波段的时域光谱信号,并从中提取出其吸收光谱。应用主成分分析法提取纺织材料吸收光谱的特征,然后应用马氏距离分类法对这些材料进行分类,实验结果表明这五种材料可以被准确区分。研究结果表明以纺织纤维的THz吸收光谱作为数据特征,采用主成分分析法与马氏距离判别法相结合的方法鉴别成分相似的纺织纤维是可行的,该方法有望为成分相近的纺织材料鉴别提供一种有效的分析方法。     

Analytical model of tilted driver–pickup coils for eddy current nondestructive evaluation

A driver-pickup probe possesses better sensitivity and flexibility due to individual optimization of a coil. It is frequently observed in an eddy current (EC) array probe. In this work, a tilted non-coaxial driver-pickup probe above a multilayered conducting plate is analytically modeled with spatial transformation for eddy current nondestructive evaluation. Basically, the core of the formulation is to obtain the projection of magnetic vector potential (MVP) from the driver coil onto the vector along the tilted pickup coil, which is divided into two key steps. The first step is to make a projection of MVP along the pickup coil onto a horizontal plane, and the second one is to build the relationship between the projected MVP and the MVP along the driver coil. Afterwards, an analytical model for the case of a layered plate is established with the reflection and transmission theory of electromagnetic fields. The calculated values from the resulting model indicate good agreement with those from the finite element model (FEM) and experiments, which validates the developed analytical model.     

基于太赫兹时域光谱技术的多层涂层高效可靠测厚方法

为实现基于太赫兹技术的多层涂层的快速与可靠测厚,提出了一种自适应教与学优化算法,改进了标准Kent混沌映射,提高了初始种群多样性;并基于步长调节优化和次优个体优化,改进了教阶段与学阶段,提高算法寻优精度和效率。将该算法与太赫兹波测量多层涂层厚度的理论模型结合,建立了涂层厚度求解方法。最后,制备了多层涂层样件,开展了太赫兹无损检测实验。实验结果表明:建立的涂层厚度求解方法相比于全局最优算法的效率提高了1倍,单次实验仅需50 s左右便可快速得到多层涂层的厚度、折射率和消光系数,测量所得的多层涂层厚度的相对误差在1.5%以内,且标准差最大不超过1.7μm。基于太赫兹测量信号,所提方法可以高效、准确及可靠地计算多层涂层的厚度。     

脉冲涡流检测瞬态涡流场的时域解析模型

应用Laplace反变换技术建立脉冲涡流检测瞬态涡流场的时域解析模型.首先,基于电磁波的反射与透射理论,应用截断区域特征函数展开式法建立瞬态涡流场的复频域模型,然后通过求解模型极点及其留数应用部分分式展开法求解复频域模型的Laplace反变换,从而建立阶跃型和指数型电流激励下瞬态涡流场的时域解析模型.所建模型具有实现简单、效率高、模型精度不受吉布斯效应影响等优点.最后应用基于Fourier反变换的探头瞬态感应电压模型对本文所建模型,实验结果验证了本文所建模型的正确性.