近年來,由于石油制品的應(yīng)用日趨廣泛,以及管道運(yùn)輸相較于其他運(yùn)輸方式無可比擬的優(yōu)勢(shì),我國的油氣輸送管道得到了飛躍式的發(fā)展。伴隨著油氣輸送管道的飛速發(fā)展,相應(yīng)的由于自然或者人為因素以及管道自身老化引起的管道損傷也日趨增多,因此,管道質(zhì)量評(píng)估相關(guān)技術(shù)的研發(fā)也就迫在眉睫。金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)目的是準(zhǔn)確檢測(cè)出金屬管道的內(nèi)徑以及磁導(dǎo)率等管道屬性,為后續(xù)的管道質(zhì)量評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。本文主要基于渦流檢測(cè)理論,對(duì)金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)證,并完成其硬件電路及相關(guān)反演算法設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確反演管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率。本文首先基于渦流檢測(cè)理論,對(duì)金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)理論進(jìn)行闡述分析;接著建立金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)模型,對(duì)其激勵(lì)信號(hào)的頻率以及線圈間距進(jìn)行分析和選擇;其次,介紹金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置及檢測(cè)環(huán)境三維模型的建立過程并分析管道內(nèi)缺陷、裝置檢測(cè)速度以及裝置偏心對(duì)裝置檢測(cè)結(jié)果的影響,并借助ANSYS建立起金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)的反演數(shù)據(jù)庫;然后,在對(duì)金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置的實(shí)際研制中,結(jié)合理論以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)裝置的激勵(lì)信號(hào)以及接收信號(hào)進(jìn)行處理,通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行拾取調(diào)理以及DSP和FPGA相結(jié)合的數(shù)字信號(hào)處理,準(zhǔn)確地計(jì)算出激勵(lì)信號(hào)與接收信號(hào)之間的相位差;最后介紹了極限學(xué)習(xí)機(jī)算法和最小二乘支持向量機(jī)算法,并將其在MATLAB中實(shí)現(xiàn),利用反演數(shù)據(jù)庫以及驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫,根據(jù)兩種算法反演得到的金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率與實(shí)際值的對(duì)比,對(duì)反演算法進(jìn)行選擇。通過對(duì)金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置進(jìn)行的測(cè)試和相關(guān)測(cè)量結(jié)果處理,驗(yàn)證了裝置的可行性和測(cè)量的準(zhǔn)確性,并通過裝置對(duì)金屬管道的實(shí)際測(cè)量,驗(yàn)證裝置對(duì)管道內(nèi)徑的檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE973;TH878
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)方法概述
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究工作及結(jié)構(gòu)安排
第二章 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)基本原理及模型設(shè)計(jì)
    2.1 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置總體結(jié)構(gòu)
    2.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)基本原理
        2.2.1 渦流檢測(cè)原理
        2.2.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)原理
    2.3 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)模型設(shè)計(jì)
        2.3.1 激勵(lì)線圈的激勵(lì)信號(hào)頻率選擇
        2.3.2 線圈之間距離的選擇
    2.4 本章小結(jié)
第三章 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置的仿真與分析
    3.1 有限元仿真軟件的介紹與選擇
    3.2 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)裝置及檢測(cè)環(huán)境建模
    3.3 金屬管道內(nèi)徑及磁導(dǎo)率檢測(cè)仿真流程
        3.3.1 仿真模型參數(shù)定義及設(shè)置
        3.3.2 仿真模型網(wǎng)格劃分
        3.3.3 仿真模型耦合電路設(shè)置
        3.3.4 仿真模型施加載荷及求解過程
        3.3.5 后處理及輸出仿真結(jié)果
    3.4 反演數(shù)據(jù)庫的建立
    3.5 金屬管道缺陷對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響的仿真分析
        3.5.1 接收信號(hào)幅值與金屬管道內(nèi)徑之間的關(guān)系
        3.5.2 缺陷周向弧度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響
        3.5.3 缺陷軸向長度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響
        3.5.4 缺陷徑向深度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響
        3.5.5 缺陷影響檢測(cè)結(jié)果的綜合分析
    3.6 裝置檢測(cè)速度對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響的仿真分析
    3.7 裝置偏心對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響的仿真分析
    3.8 本章小結(jié)
第四章 檢測(cè)裝置電路設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)
    4.1 檢測(cè)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求及總體設(shè)計(jì)
    4.2 激勵(lì)信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
    4.3 接收信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 信號(hào)拾取模塊
        4.3.2 信號(hào)調(diào)理模塊
        4.3.3 多頻信號(hào)采集處理模塊
        4.3.4 基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)
    4.4 檢測(cè)裝置反演算法實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的反演算法實(shí)現(xiàn)
        4.4.2 基于最小二乘支持向量機(jī)的反演算法實(shí)現(xiàn)
        4.4.3 兩種反演算法的結(jié)果比較
    4.5 本章小結(jié)
第五章 檢測(cè)裝置測(cè)試及檢測(cè)結(jié)果分析
    5.1 檢測(cè)裝置的信號(hào)測(cè)試
        5.1.1 激勵(lì)信號(hào)處理電路的信號(hào)測(cè)試
        5.1.2 接收信號(hào)處理電路的信號(hào)測(cè)試
    5.2 檢測(cè)裝置實(shí)際管道檢測(cè)和結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)束語
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻碩期間取得的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2831752