本文關(guān)鍵詞：面向脈沖渦流熱成像的高頻電源研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脈沖渦流熱成像技術(shù)是脈沖渦流檢測和主動熱成像檢測兩種技術(shù)的結(jié)合,其基本原理為金屬試樣被感應(yīng)加熱時,裂紋等缺陷位置因電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率不連續(xù)而導(dǎo)致渦流場異常,從而渦流引起的焦耳熱異于其它區(qū)域,最終表現(xiàn)為溫度異常,通過熱像儀觀察可定位缺陷并進行定量評估。相比常規(guī)無損檢測具有非接觸、空間分辨力高、單次檢測面積大、檢測結(jié)果直觀等優(yōu)點。脈沖渦流檢測系統(tǒng)主要包括感應(yīng)加熱、熱成像、數(shù)據(jù)分析三個模塊,其中感應(yīng)加熱模塊由試樣、勵磁線圈和高頻電源組成,實現(xiàn)電能向熱能的轉(zhuǎn)換,其性能優(yōu)劣直接影響最終檢測效果�，F(xiàn)有研究中激勵線圈多采取水冷銅管繞制線圈的方式,具有能量傳遞效率低、激勵均勻性差、線圈遮擋熱像儀視場、對線圈高度敏感等缺點。本文將聚磁裝置引入渦流熱成像系統(tǒng),利用U型聚磁線圈進行激勵,通過有限元仿真軟件ANSYS進行建模仿真,與水冷銅管激勵相比,發(fā)現(xiàn)有聚磁裝置時提離距離對加熱功率的影響更小,具有更大的能量傳遞效率,能夠提高激勵的均勻性。本文選擇了串聯(lián)諧振為電源的拓撲結(jié)構(gòu),設(shè)計了電源的各個硬件模塊,其中包括:整流濾波電路、LC諧振電路、阻抗匹配變壓器、全橋驅(qū)動電路、電流采樣電路等,實現(xiàn)了電源對不同負載的驅(qū)動。通過提離高度影響實驗,加熱均勻性實驗,及304號鋼與45號鋼的裂紋檢測實驗,驗證帶有聚磁裝置的高頻電源能大幅提高能量傳遞效率,保持良好的激勵均勻性,降低對提離距離的敏感性,同時可以消除線圈對熱像儀的遮擋和精簡系統(tǒng)結(jié)構(gòu),更好實現(xiàn)金屬材料表面裂紋的檢測。
【關(guān)鍵詞】：脈沖渦流熱成像 感應(yīng)加熱 無損檢測 逆變電路
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-21
• 1.1 課題的背景與意義15-16
• 1.1.1 脈沖渦流熱成像檢測技術(shù)15
• 1.1.2 PECT的熱激勵問題15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 PECT檢測技術(shù)現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 高頻感應(yīng)加熱電源的發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 2 PECT系統(tǒng)中的高頻電源方案21-29
• 2.1 PECT檢測原理21
• 2.2 PECT對高頻電源的需求21-24
• 2.2.1 PECT系統(tǒng)中的能量傳遞22
• 2.2.2 加熱均勻性和重復(fù)性22-23
• 2.2.3 啟動時間23
• 2.2.4 檢測靈敏度、趨膚深度和激勵頻率23
• 2.2.5 負載特性23-24
• 2.3 高頻電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)24-25
• 2.4 感應(yīng)加熱電源逆變電路的拓撲結(jié)構(gòu)分析25-28
• 2.4.1 串聯(lián)諧振電路25-26
• 2.4.2 并聯(lián)諧振電路26
• 2.4.3 逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)的選擇26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 勵磁線圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能仿真29-35
• 3.1 常規(guī)激勵單元結(jié)構(gòu)29
• 3.2 聚磁裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計29-30
• 3.3 激勵性能評價指標(biāo)30-31
• 3.4 激勵性能仿真分析31-34
• 3.4.1 無聚磁裝置31-33
• 3.4.2 有聚磁裝置33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 面向PECT的高頻電源的硬件設(shè)計35-53
• 4.1 供電電路參數(shù)的分析計算35-37
• 4.1.1 整流電路參數(shù)的分析計算35-36
• 4.1.2 濾波電路參數(shù)的分析計算36-37
• 4.2 阻抗匹配變壓器的設(shè)計37-39
• 4.2.1 負載阻抗匹配方法37-38
• 4.2.2 阻抗匹配變壓器的結(jié)構(gòu)38
• 4.2.3 阻抗匹配變壓器的實驗效果38-39
• 4.3 LC諧振電路參數(shù)計算39-42
• 4.4 功率器件的選擇42-43
• 4.5 功率器件驅(qū)動電路43-47
• 4.5.1 MOSFET驅(qū)動設(shè)計要求43
• 4.5.2 全橋驅(qū)動電路的設(shè)計43-47
• 4.6 電流采樣電路47-52
• 4.6.1 全波檢波電路仿真49
• 4.6.2 低通濾波器的仿真49-50
• 4.6.3 電路仿真結(jié)果50-51
• 4.6.4 電路實驗結(jié)果51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 5 實驗結(jié)果與分析53-58
• 5.1 實驗平臺53-54
• 5.2 提離高度影響實驗54-56
• 5.3 加熱均勻性實驗56
• 5.4 裂紋檢測實驗56-58
• 6 總結(jié)與展望58-59
• 6.1 總結(jié)58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻59-61
• 附錄A MOS驅(qū)動原理圖及PCB61-62
• 附錄B 全橋逆變電路原理圖及PCB62-63
• 作者簡歷63

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本文編號：282844