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一种基于元学习的改进YOLO钢管表面缺陷小样本检测模型 被引量：3
1
作者 李凌波 田彦 +1 位作者 江旭东 董宝力 《机电工程》 北大核心 2025年第5期985-993,共9页
针对产品表面缺陷样本数稀缺时的深度学习缺陷检测效果不佳问题,提出了一种基于元学习策略的改进YOLO-SBN模型,用于小样本缺陷检测。首先,为了提高提取全局特征信息的能力,采用了Swin Transformer作为骨干网络模型,引入注意力机制提取... 针对产品表面缺陷样本数稀缺时的深度学习缺陷检测效果不佳问题,提出了一种基于元学习策略的改进YOLO-SBN模型,用于小样本缺陷检测。首先,为了提高提取全局特征信息的能力,采用了Swin Transformer作为骨干网络模型,引入注意力机制提取了特征图的判别能力;然后,为了提高特征融合能力并降低计算复杂度,通过加权双向特征金字塔网络(BiFPN)结构优化了特征提取器的颈部网络,平衡了YOLO-SBN模型的有效性和效率;最后,采用归一化注意力模块(NAM)优化权重调整了模块,增强了浅层缺陷特征的模型表达,并基于这些增强的特征进行了检测;使用金属表面热轧缺陷公开数据集NEU-DET验证了YOLO-SBN模型的算法性能。研究结果表明:对于小样本缺陷检测,YOLO-SBN模型在平均准确率(mAP)方面提高了4.1%;在新类缺陷样本规模数量为50的小样本情况下,改进后的检测模型对新类数据适应性最强。由此可见,该YOLO-SBN模型在提高检测精度和提升模型泛化能力方面具有一定优势。 展开更多
关键词 小样本目标检测 表面缺陷 元学习 特征网络 归一化注意力模块 平均准确率 双向特征金字塔网络(BiFPN)
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弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮检测技术 被引量：1
2
作者 刘峰 张帅 +2 位作者 张双楠 蔡桂喜 李建奎 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期73-82,共10页
【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生... 【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生氧化而产生氧化皮。机组的启停导致内壁的氧化皮易发生脱落并堆积在管内,当氧化皮的堆积量达到一定程度时会导致管道局部堵塞,从而引发爆管事故。然而,现场氧化皮的定量检测一般采用磁性无损检测方法,但冷加工和长期老化等原因使得锅炉管具有弱铁磁性,导致现有的氧化皮磁性定量检测方法的测量结果不准确。【方法】针对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量检测的问题,通过扩大磁路的方式提出了一种新型磁性检测方法。采用有限元模拟将现有磁性检测方法与新型磁性检测方法的仿真结果作对比,分析了现有磁性检测方法无法应用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮检测的原因。【结果】对于现有磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为138%~474%;对于新型磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为3.4%~6.7%,新型磁性检测方法绝对误差值远小于现有磁性检测方法,新型磁性检测方法受管磁性影响较小,可适用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮的定量检测。利用新型磁性检测方法,通过不同壁厚标准试样内不同堵塞面积比氧化皮的检测实验,建立了检测信号值与不同壁厚标准试样内的不同氧化皮堵塞面积比之间的对应关系,验证了上述仿真结果的正确性;通过对装有不同堵塞面积比氧化皮的现场管进行实验,验证了标定公式的正确性,并计算了新型磁性检测方法的检测误差值。试样标定实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.2%~5.6%,最大绝对误差值小于5.6%,现场管实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.5%~6.4%,最大绝对误差值小于6.4%。【结论】新型磁性检测方法受管壁磁性影响较小,误差值满足实际工程需要,该技术可实现对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量的无损检测与评定。 展开更多
关键词 弱铁磁性 奥氏体不锈钢管 氧化皮 仿真 磁路 磁性检测 有限元 无损检测
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碳纤维增强型复合材料分层缺陷的中频涡流C扫描成像检测
3
作者 王楠 何存富 +2 位作者 刘秀成 梁雪斌 李鹏 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第8期897-907,共11页
碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视... 碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视化成像。基于成像结果,建立数学统计模型对缺陷面积进行重构,通过分析不同阈值对重构效果的影响以实现涡流对分层缺陷面积检测精度的量化评估。在此基础上,研究缺陷埋深与不同方向涡流特征曲线的变化规律,揭示涡流对板内分层缺陷深度的检测能力。试验结果表明,建立的中频(小于1 MHz)涡流C扫描成像系统可以实现CFRP板内最小直径5 mm、埋深0.5 mm分层缺陷的三维成像与定量评估。研究工作为碳纤维复合材料板内分层缺陷的无损检测与评估提供了一种可行思路。 展开更多
关键词 碳纤维增强型复合材料 分层缺陷 涡流 C扫描成像 缺陷面积 深度
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极端环境声学检测理论与技术研究进展
4
作者 刘洋 营笑 +4 位作者 汪照 闫一天 刘益维 曾周末 邓明晰 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期631-641,838,共12页
极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态... 极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显,无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段,因其远距离传播能力强、模态丰富及对损伤敏感性高的特性,已广泛用于结构状态评估。然而,在高温、高压、深冷等极端工况下,导波信号易受到频散特性、模态转换与传感器失效等因素影响,显著制约着超声导波监检测的工程应用。笔者从声学传播理论、极端环境声学传感器与信号处理技术3方面对极端环境下超声导波监检测技术的研究现状进行系统梳理,并总结极端环境结构声学监检测技术在模型泛化能力、环境适配性与系统鲁棒性等方面的挑战。 展开更多
关键词 结构健康监测 极端环境 超声导波 多物理场耦合
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电液激振系统单神经元PID闭环控制研究
5
作者 贾文昂 陈泽吉 +2 位作者 陈统中 倪子帆 李胜 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第3期310-315,345,共7页
以高频电液激振系统载荷力闭环控制以及提升系统鲁棒性为目标,提出了一种基于单神经元PID算法的电液激振控制系统。首先,阐述电液激振系统的结构组成,分别建立电液激振系统以及控制器的数学模型;然后,利用Matlab/Simulink平台对激振系... 以高频电液激振系统载荷力闭环控制以及提升系统鲁棒性为目标,提出了一种基于单神经元PID算法的电液激振控制系统。首先,阐述电液激振系统的结构组成,分别建立电液激振系统以及控制器的数学模型;然后,利用Matlab/Simulink平台对激振系统载荷力的幅值与偏移闭环进行仿真研究;最后,以电液疲劳试验机作为对象,采用阶跃试验测试单神经元PID算法作用下电液激振系统载荷力幅值与偏移的实际控制效果。试验结果表明:单神经元PID算法下,电液激振系统在不同工作频率输出载荷力的幅值与偏移闭环响应迅速,鲁棒性强。当频率为800 Hz时,载荷力幅值达到稳态所需要的调节时间为2.7 s。载荷力范围变动性最大为1.43%。在电液激振系统中应用单神经元PID控制算法可以实现载荷力幅值与偏移的闭环控制。 展开更多
关键词 电液激振系统 单神经元PID 激振阀 载荷力幅值与偏移闭环
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一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像及应用
6
作者 焦敬品 梁士通 +2 位作者 李晨旭 齐高君 岳大庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期173-183,共11页
因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间... 因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像方法。建立了缺陷空间响应模型,对模型获取的全矩阵数据进行多模式成像,与CIVA仿真软件的成像结果具有较好的一致性。将各模式成像结果中缺陷位置附近的最大强度值作为缺陷响应值进行对比,缺陷响应模型与仿真的计算结果误差仅在±3 dB以内。并研究了不同模式成像敏感度的空间分布规律,确定了适合不同模式的空间补偿参数。利用校准后的所有直接模式和半跨模式对仿真数据进行复合成像,相较于单模式成像以及直接相加复合成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法在缺陷处具有更高缺陷幅值以及更低的伪像幅值,且在不同位置的圆孔缺陷成像结果中均未出现伪像。在此基础上,将所提方法应用于裂纹与气孔缺陷的检测实验。结果表明,相较于单模式成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法可以很好地抑制伪像并提高信噪比。 展开更多
关键词 奥氏体 小径管 缺陷响应 多模式 全聚焦成像 复合成像
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采用压电陶瓷检测预应力管道灌浆质量方法
7
作者 张柳煜 申超强 何江波 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期690-697,841,842,共10页
为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题,提出一种基于压电陶瓷(piezoelectric ceramic,简称PZT)的灌浆密实度检测方法。首先,在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端,在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端;其次... 为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题,提出一种基于压电陶瓷(piezoelectric ceramic,简称PZT)的灌浆密实度检测方法。首先,在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端,在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端;其次,试件由粘有传感器的波纹管、钢绞线、灌浆管道和外侧混凝土共同组成,并设置6种工况:灌浆0%、50%、80%、100%、灌浆50%存在水层、灌浆80%存在水层;最后,通过数值模拟分析信号在结构内的传播过程,利用时域分析法和小波包能量分析法对实验中接收到的信号进行处理。结果表明:不同灌浆程度会改变信号的传播路径。当灌浆程度到达接收端传感器位置或管道内部存在水层时,传感器接收到的信号能量会明显增加。随着灌浆程度的增加,提出的基于小波包能量的损伤指数逐渐变小并趋于0。此外,通过反向传播神经网络构建灌浆程度识别系统,识别准确度达到100%,验证了所提检测方法对预应力孔道灌浆密实度检测的有效性。 展开更多
关键词 管道灌浆 压电陶瓷 小波包能量 数值模拟 损伤指数 损伤识别
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基于无线无源电容传感的蜂窝夹层结构渗水检测技术研究
8
作者 韩庆 殷晓康 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期756-764,共9页
蜂窝夹层结构在使用过程中,表板表面易受外界影响产生微小缺陷,导致内部的蜂窝夹层渗水,影响服役性能。提出了一种基于无线无源叉指电容传感器的蜂窝夹层结构渗水检测技术,该技术基于电容检测原理,结合无线能量传输,通过电磁耦合的方式... 蜂窝夹层结构在使用过程中,表板表面易受外界影响产生微小缺陷,导致内部的蜂窝夹层渗水,影响服役性能。提出了一种基于无线无源叉指电容传感器的蜂窝夹层结构渗水检测技术,该技术基于电容检测原理,结合无线能量传输,通过电磁耦合的方式进行能量与信息传递,可在不与被测对象接触的前提下较好地实现蜂窝夹层结构渗水状态的原位检测。通过等效电路和阻抗特性分析了该传感器的检测机理,提出了利用第一谐振峰的半谐振阻抗点测量渗水的方法。设计了传感器的信号调理模块,并搭建了与该技术相匹配的检测系统。测试系统的试验结果表明,基于无线无源的叉指电容传感器对蜂窝夹层结构渗水状况的原位检测效果明显,当蜂窝夹层结构渗水率从0%到100%变化时,系统输出信号的幅值随渗水率线性变化,变化总幅值约300 mV,相对拟合误差小于2.5%,证明该检测技术能够较好地实现对于蜂窝夹层结构渗水状态的有效评估。 展开更多
关键词 无线无源 叉指电容传感器 蜂窝夹层 渗水 电磁耦合
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电磁多物理类匀场分层聚焦感知检测技术及管道内检测机器人应用
9
作者 高斌 唐琴 +8 位作者 马秋萍 汝改革 林罡 姜世强 张勇 罗飞 谌梁 莫枭雄 唐东海 《中国测试》 北大核心 2025年第9期113-128,147,共17页
石油和天然气管道是全球能源传输基础设施,管道在线内检测(in-line inspection,ILI)技术是评估管道完整性的重要工具。然而,它面临着诸多检测挑战,如不同类型缺陷的全断面高灵敏检测局限。该文提出一种基于电磁多物理类匀场分层聚焦感... 石油和天然气管道是全球能源传输基础设施,管道在线内检测(in-line inspection,ILI)技术是评估管道完整性的重要工具。然而,它面临着诸多检测挑战,如不同类型缺陷的全断面高灵敏检测局限。该文提出一种基于电磁多物理类匀场分层聚焦感知原理的高分辨全断面无损检测技术,旨在提升非常规管道的各类缺陷识别能力与检测鲁棒性。首先,针对传统涡流内检测灵敏度与分辨率难以兼顾的问题,设计一种匀场差动高分辨涡流传感结构,引入多参数高斯补偿聚焦感知,优化涡流场的分布均匀性与感知灵敏度,在管道牵拉实验结果中的缺陷检测准确率超过95%。其次,针对磁场匀场传感方面,构建基于零磁扰动机制的匀场高分辨感知架构;通过磁性排斥机制形成稳定的均匀零磁区,显著改善磁压缩效应,在变速工况下对多类型近表面缺陷的高分辨率成像检测。管道牵拉实验结果表明,该方法能够对管道内部Φ5 mm、深度1 mm的连续小孔缺陷进行成像检测。最后,为突破涡流与磁扰动检测在深度方向的探测能力限制,进一步提出融合“磁-声”多物理类匀场分层感知机制,依托磁场-涡流场的相互耦合产生弹性应力波场,实现管道全断面、多类型缺陷的综合识别与评估。实验结果显示,在导波检测对非规则凹坑类缺陷表现受限的情况下,该方法的磁扰动传感仍可获得高达28.7 dB的信噪比。 展开更多
关键词 管道在线内检测技术 电磁多物理传感器 匀场感控 高分辨检测 管道全断面检测
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接地导体机电阻抗均匀腐蚀评估技术
10
作者 黄宴委 陈耀捷 +1 位作者 张皓骏 方舟 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期985-990,1065,1066,共8页
针对传统检测方法难以简便地检测并评估接地导线的腐蚀程度问题,提出一种基于机电阻抗技术的接地导体腐蚀程度的评估方法。首先,应用金属电化学腐蚀理论,建立接地导体的半径参数化腐蚀模型;其次,通过对系统机电阻抗以及导体机械导纳的分... 针对传统检测方法难以简便地检测并评估接地导线的腐蚀程度问题,提出一种基于机电阻抗技术的接地导体腐蚀程度的评估方法。首先,应用金属电化学腐蚀理论,建立接地导体的半径参数化腐蚀模型;其次,通过对系统机电阻抗以及导体机械导纳的分析,建立一种共振频率与半径参数的腐蚀模型;然后,利用有限元仿真方法激励获取接地导体共振频率与腐蚀参数信号,并采用最小二乘线性拟合获得腐蚀模型参数;最后,进行了仿真与实验。结果表明:相较于对称传感器布置方式,非对称传感器布置方式下得到的机电阻抗能够更好地反映出腐蚀参数的变化;利用有限元仿真与最小二乘法建立的线性模型能够有效预测接地导体的腐蚀参数;线性模型预测数据非常接近实验数据,表明可以利用线性模型来预测实际接地导体的腐蚀程度。 展开更多
关键词 接地导体 参数化腐蚀模型 机电阻抗 有限元仿真
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管道轴向裂纹内检测超声探头设计与仿真
11
作者 曾艳丽 王天宇 +4 位作者 吴明泽 郭晓婷 宋华东 邵文 李宛秋 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第6期32-35,共4页
文中设计了一种用于管道轴向裂纹检测的超声探头,该探头具有结构紧凑、体积小的优点。超声探头整体成圆柱状,由128个矩形压电晶片组成,压电晶片位于圆柱边缘,成锯齿状分布。根据超声波检测管壁裂纹原理,对探头结构进行了理论分析与设计... 文中设计了一种用于管道轴向裂纹检测的超声探头,该探头具有结构紧凑、体积小的优点。超声探头整体成圆柱状,由128个矩形压电晶片组成,压电晶片位于圆柱边缘,成锯齿状分布。根据超声波检测管壁裂纹原理,对探头结构进行了理论分析与设计。依据设计结果,以管径219 mm管道为例,对超声探头在管壁中产生的声场进行仿真分析;改变锯齿个数、探头与管壁距离,对探头结构进行优化,从声场在管壁中的传播距离和管壁中声场分布的均匀性考虑,64锯齿,每个锯齿分布2片压电晶片,压电晶片与管壁距离30 mm的探头结构最适合管径219 mm管道的检测,验证了探头检测管道轴向裂纹的可行性,为管道内检测超声探头提供新的设计思路。 展开更多
关键词 管道内检测 轴向裂纹 超声探头 声场仿真
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基于Kriging-HDMR模型的冲击机波形器结构优化研究
12
作者 许昌恒 李皓川 闫明 《机电工程》 北大核心 2025年第9期1821-1829,共9页
针对冲击试验机波形发生器优化设计依赖高精度仿真、仿真计算耗时过长的问题,为提高设计效率、冲击试验机的性能和可靠性以及冲击波形精度,提出了一种基于克里金高维模型表达(Kriging-HDMR)模型的冲击机波形器结构优化设计方法。首先,对... 针对冲击试验机波形发生器优化设计依赖高精度仿真、仿真计算耗时过长的问题,为提高设计效率、冲击试验机的性能和可靠性以及冲击波形精度,提出了一种基于克里金高维模型表达(Kriging-HDMR)模型的冲击机波形器结构优化设计方法。首先,对Kriging-HDMR模型的构建方法和模型精度的评价指标进行了介绍;然后,以大型垂直向下冲击试验机波形发生器为研究对象,利用ABAQUS软件建立了冲击试验机的有限元模型,得到了衡量半正弦波形的峰值加速度和脉宽两项指标,并分析了波形发生器结构尺寸参数对生成向下的半正弦波形的影响;最后,构建了冲击试验机波形发生器的代理模型,以生成波形与标准半正弦波形的误差最小为优化目标,采用遗传算法对波形器的结构参数进行了优化。研究结果表明:对比Kriging代理模型精度,Kriging-HDMR模型的精度提高了2.1%,采用该模型优化后,冲击试验机生成波形的峰值加速度相对误差降低了1.48%,脉宽相对误差降低了1%。在保证精度的前提下,采用基于克里金高维模型表达模型的冲击机波形器结构优化设计方法,可以减少冲击机波形器的结构优化设计周期,提高冲击试验机的可靠性,为相关工程应用与研究提供一定参考。 展开更多
关键词 冲击试验机 波形发生器 代理模型 克里金高维模型表达 优化设计 峰值加速度 脉宽
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改进小波阈值降噪在涡轮叶片裂纹检测中的应用
13
作者 王一乾 郭建城 胡明慧 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期826-832,共7页
由于涡轮叶片表面曲率变化,对其进行涡流检测时,提离效应会产生较大噪声信号,传统小波硬、软阈值函数降噪后信号存在局部振荡和失真。因此,提出了一种三参数自适应小波阈值降噪算法,对阈值矩阵添加分层修正因子,基于灰狼算法(GWO)对各... 由于涡轮叶片表面曲率变化,对其进行涡流检测时,提离效应会产生较大噪声信号,传统小波硬、软阈值函数降噪后信号存在局部振荡和失真。因此,提出了一种三参数自适应小波阈值降噪算法,对阈值矩阵添加分层修正因子,基于灰狼算法(GWO)对各调节因子进行寻优。通过模拟对Bumps测试信号添加高斯白噪声,进行降噪对比,改进阈值函数降噪的信噪比提升了76.94%,均方根误差降低了75.90%。对涡轮叶片表面裂纹涡流检测的信号进行分析,改进阈值降噪的信噪比最大可达14.15 dB。另外,采用支持向量机(SVM)对降噪后的检测信号进行特征提取,分类准确度达93.3%,比降噪前提高了195%。结果表明,改进的降噪算法优于传统阈值降噪,有效实现对涡轮叶片裂纹涡流检测信号的特征提取和聚类分析。 展开更多
关键词 涡轮叶片 涡流检测 小波阈值降噪 灰狼优化算法 支持向量机
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超声探伤自动扫描平台微弱信号放大电路设计 被引量：1
14
作者 马卫卫 贺洪斌 +3 位作者 江灿 温家炜 陈浩 翟勇 《应用声学》 北大核心 2025年第2期480-488,共9页
超声探伤自动扫描平台在工作中,空气耦合超声探头输出信号小,且受电机噪声及外界噪声的干扰,因此对检测系统的噪声要求高。为有效地检测并提取微弱信号,该文设计一种具有抗干扰的超低噪声、高增益且增益连续可调的宽带放大电路。放大电... 超声探伤自动扫描平台在工作中,空气耦合超声探头输出信号小,且受电机噪声及外界噪声的干扰,因此对检测系统的噪声要求高。为有效地检测并提取微弱信号,该文设计一种具有抗干扰的超低噪声、高增益且增益连续可调的宽带放大电路。放大电路由一级低噪声前置放大电路和由低噪声、可变增益放大器组成的两级级联电路构成。第一级放大器采用具有超低噪声、高输入阻抗、高共模抑制比的前置放大器,根据噪声系数设计合适的反馈电路,达到最佳的噪声匹配。后两级电路可实现增益080dB连续可调。测量结果表明,电路整体增益在20100dB连续可调,能够检测到空气耦合探头微伏级信号,可广泛应用于弱信号检测中。 展开更多
关键词 空气耦合超声 微弱信号检测 噪声系数 超低噪声 高增益
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多面磁轭结构的单磁铁电磁超声换能器设计 被引量：1
15
作者 胡正 屈海峰 +2 位作者 郭新峰 邱勋林 项延训 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页
为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真... 为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真对比分析了3种可能的磁轭加装方案,验证了半封闭磁轭对于增强单磁铁EMAT激发效率的可行性。接着分析了半封闭磁轭的设计参数对被测物体表面涡流区域的磁场强度和信号激发效率的影响,包括磁轭结构的侧板间距、顶板间距、板厚、所用材料相对磁导率。对比原始无磁轭方案,优化参数后的半封闭磁轭EMAT在仿真中获得了近50%的激发效率提升。依据仿真结果,设计制作了加装半封闭磁轭的电磁超声换能器。在1 mm厚铝板上激发对称模式的10周期1 MHz兰姆波(Lamb)实验结果表明,磁铁提离距离2 mm时,加装半封闭磁轭的EMAT比原始设计的信号幅值提升了40.42%;磁铁提离6 mm,磁轭方案的幅值提升了31.32%。后续又在2 mm厚铝板上进行了反对称模式的5周期415 kHz兰姆波实验,半封闭磁轭方案在不同提离距离上带来的幅值提升亦超过30%,验证了所提方法的普遍适用性。实验所用的磁轭材料是常规冷轧钢薄板(SPCC),易获取易制备,便于应用推广。 展开更多
关键词 电磁超声换能器 兰姆波 磁轭结构 信号增强
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电磁脉冲涡流检测下金属管道缺陷检测研究 被引量：1
16
作者 杨超 孙虎 唐超 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第4期132-140,共9页
电磁脉冲涡流检测技术因其瞬态响应信号具有丰富的时域特征而广泛地用于金属管道缺陷检测中,然而脉冲电磁场在空间中快速衰减现象导致瞬态响应信号易受噪声干扰。为提高脉冲涡流检测中瞬态响应信号的信噪比并实现管道缺陷检测,此处优化... 电磁脉冲涡流检测技术因其瞬态响应信号具有丰富的时域特征而广泛地用于金属管道缺陷检测中,然而脉冲电磁场在空间中快速衰减现象导致瞬态响应信号易受噪声干扰。为提高脉冲涡流检测中瞬态响应信号的信噪比并实现管道缺陷检测,此处优化了检测线圈参数并给出了一种金属管道壁厚腐蚀缺陷检测方法。首先,通过有限元仿真软件分析了激励线圈对瞬态响应信号的影响,优化了激励线圈参数;然后研究了优化前后检测线圈对金属管道缺陷的检测效果,优化后检测信号的幅度提高了4~5倍,分析了瞬态响应信号缺陷检测灵敏度与检测信号时间的关系,并给出了缺陷检测方法;最后,通过搭建的脉冲涡流金属管道缺陷检测实验平台,在具有环状缺陷的金属管道上进行了缺陷检测方法验证。实验结果表明,该方法得到的缺陷检测曲线在瞬态响应信号较前时刻具有良好的信噪比和缺陷识别灵敏度,可用于金属管道整体壁厚变薄情况评估。 展开更多
关键词 脉冲涡流 金属管道 缺陷检测 瞬态响应 有限元仿真
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改进YOLOv7算法的核反应堆压力容器表面划痕检测研究 被引量：1
17
作者 王亚州 李巍 +2 位作者 胡鹏成 叶志伟 孙琦 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第4期584-590,共7页
核反应堆压力容器表面质量是保证设备安全的重要因素,必须进行定期表面检测。核反应堆压力容器表面缺陷图像的背景复杂,缺陷尺寸小,进行人工视觉检测时,存在效率低、视觉疲劳、容易漏检等现象。因此,提出了一种基于改进YOLOv7算法检测... 核反应堆压力容器表面质量是保证设备安全的重要因素,必须进行定期表面检测。核反应堆压力容器表面缺陷图像的背景复杂,缺陷尺寸小,进行人工视觉检测时,存在效率低、视觉疲劳、容易漏检等现象。因此,提出了一种基于改进YOLOv7算法检测核反应堆压力容器表面划痕缺陷的方法。针对微小划痕缺陷容易漏检的问题,在YOLOv7的特征融合网络中添加小目标检测头。为了减少计算量,用深度可分离卷积替换主干网络和特征融合网络中的卷积模块。为了加速模型收敛,将SIoU损失函数替换CIoU函数。减少了模型计算量和增加模型收敛速度,提高了改进YOLOv7算法在现场应用的实时性。实验结果表明,基于改进的YOLOv7算法缺陷检测mAP@0.5可以达到71.3%,比常规YOLOv7提高了11.1%,模型计算量减少了76.8%。改进YOLOv7算法对于金属表面细小划痕,具有较高置信度,能够有效地检测出小尺寸划痕缺陷。 展开更多
关键词 表面缺陷 YOLOv7算法 目标缺陷检测 深度可分离卷积
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微磁检测技术在Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服/抗拉强度检测中的应用
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作者 王贤贤 何存富 +3 位作者 刘秀成 李鹏 宁梦帅 邢智翔 《北京工业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期32-41,共10页
利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试... 利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试和屈服/抗拉强度的测定;然后,分别利用格拉布斯(Grabbs)准则和ReliefF特征筛选方法,剔除系统误差并得到对强度指标敏感的微磁特征参量;最后,通过神经网络模型寻优,构建BP神经网络预测模型,实现Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度定量预测。研究结果表明:微磁检测方法可以对Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度进行无损定量预测,模型得到的屈服强度和抗拉强度预测平均误差分别小于3%和5%。提出的研究方法和结论可为铁磁性材料屈服强度和抗拉强度的微磁无损检测提供参考。 展开更多
关键词 微磁检测 抗拉强度 屈服强度 BP神经网络 无损检测 RELIEFF
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铁磁性材料疲劳损伤磁声发射表征方法
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作者 张红亮 焦敬品 +3 位作者 唐亚军 李光海 何存富 吴斌 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1146-1152,共7页
针对铁磁性关键构件服役过程中疲劳损伤检测问题,利用磁声发射对45号钢试件的疲劳损伤进行了检测。从磁声发射信号的时域波形、频谱和磁声滞回曲线中提取多种典型特征参数,并分析了常规特征参数和等效磁滞特征参数与疲劳损伤的关系。结... 针对铁磁性关键构件服役过程中疲劳损伤检测问题,利用磁声发射对45号钢试件的疲劳损伤进行了检测。从磁声发射信号的时域波形、频谱和磁声滞回曲线中提取多种典型特征参数,并分析了常规特征参数和等效磁滞特征参数与疲劳损伤的关系。结果表明,提取出的4种典型特征参数随试件疲劳周期的变化呈现不同的规律性,4种特征参数对不同疲劳程度的表征能力和敏感范围有较大的差异。随疲劳周期的增加,半周期能量和等效剩余磁通密度呈先增加后减小规律,半周期能量对试件早期疲劳状态变化更敏感,等效剩余磁通密度对疲劳阶段后期状态变化更敏感;等效矫顽力和重心频率随疲劳周期增加均呈现近似单调变化规律,适合用于试件疲劳过程的表征。重心频率对试件早期疲劳状态变化更敏感,等效矫顽力随疲劳周期数增加单调变化规律性更强。研究工作为铁磁性材料疲劳加载过程的状态监测和定量表征提供了可行思路。 展开更多
关键词 铁磁性材料 磁声发射 疲劳损伤 磁声滞回曲线 等效磁滞特征参数 无损检测与评价
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多角度磁巴克豪森噪声系统励磁磁场的优化设计研究
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作者 强志鹏 吴斌 +1 位作者 李鹏 刘秀成 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第9期1033-1042,共10页
多角度磁巴克豪森噪声系统可以通过控制磁场角度,快速对铁磁性材料磁晶各向异性进行检测。该装置中励磁磁场的均匀性和角度偏差是影响检测结果准确性的重要因素。该文对励磁磁场进行了优化研究,仿真与实验定量分析对比了三磁极励磁与四... 多角度磁巴克豪森噪声系统可以通过控制磁场角度,快速对铁磁性材料磁晶各向异性进行检测。该装置中励磁磁场的均匀性和角度偏差是影响检测结果准确性的重要因素。该文对励磁磁场进行了优化研究,仿真与实验定量分析对比了三磁极励磁与四磁极励磁的磁场均匀性与磁场角度偏差,并对X60管线钢和B50A470无取向硅钢磁晶各向异性进行了检测。结果表明,相同条件下四磁极励磁时优于三磁极励磁,其中心区域磁场更为均匀,磁场角度偏差值小于8°,磁场均匀性优于93%,磁晶各向异性检测结果更加精准。研究结果对磁巴克豪森噪声在磁晶各向异性检测中的应用具有重要意义。 展开更多
关键词 旋转励磁场 磁巴克豪森噪声 励磁装置 磁场均匀性 磁场角度 磁各向异性
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