管道机械损伤在线检测技术的研究

• 作 者: 高登奎
• 机 构: 沈阳工业大学
• 出 处: 沈阳工业大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 机械损伤 非线性谐波 同步检测 FPGA

机械损伤是传输管道失效事故的主要原因之一,实施管道机械损伤的在线检测对防止管道泄漏或断裂事故的发生具有十分重要的意义。不同于腐蚀缺陷,机械损伤是指外力作用对管道造成的机械性损伤,比如锄耕机或挖掘机所造成的凹陷、凿痕或含凿痕的凹陷等。在机械损伤的检测和描述中,只测量缺陷几何形状的改变是不够的,还需要知道应力和塑性变形的情形。目前,国外在进行两种机械损伤在线检测技术的研究:漏磁机械损伤在线检测技术和非线性谐波在线检测技术。由于漏磁检测方法投资大、系统结构庞大、数据处理方法复杂等原因,本文研究的是非线性谐波机械损伤在线检测技术,主要是机械损伤检测机理和检测传感器设计的研究。 非线性谐波检测方法是基于磁滞弹性效应和电磁感应的基本原理来实现管道机械损伤的检测和识别。文中介绍了非线性谐波在线检测技术的检测原理,并以FPGA为核心设计了一种基于非线性谐波方法的机械损伤检测传感器。文中详细地描述了检测传感器的传感探头、信号发生器和同步检测电路的设计。实验是在一块与管道具有相同材质的钢板上进行的,钢板上做了不同大小的人造缺陷。实验中设计了一种数据采集电路对凹陷和凿痕两种典型的机械损伤缺陷进行检测。 通过对凹陷和凿痕两种典型机械损伤缺陷的测量和实验数据的分析,结果表明,非线性谐波检测传感器可以对凹陷、凿痕两种典型机械损伤进行识别。证明了非线性谐波方法是一种切实可行的检测方法。而且,非线性谐波检测传感器可做到小型化、低噪声、低功耗,经过合理的设计和改进后,可以实现管道机械损伤的在线检测。