連鑄坯缺陷電磁超聲-電渦流復(fù)合檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、近些年，隨著連鑄生產(chǎn)過程中鑄坯熱送熱裝和直接連軋等工藝的高速發(fā)展，要求對(duì)連鑄坯的質(zhì)量檢測(cè)提出很嚴(yán)格的要求。目前，對(duì)連鑄坯質(zhì)量檢測(cè)方法有很多，比如利用2D及3D光學(xué)成像技術(shù)的機(jī)器視覺方法、基于電磁感應(yīng)原理的電渦流檢測(cè)方法、基于介質(zhì)中高頻機(jī)械振動(dòng)的電磁超聲方法等。但是檢測(cè)效果都不太理想。
　　本課題以上表面和下表面帶缺陷鑄坯為研究對(duì)象，綜合利用電渦流善于鑄坯表層缺陷檢測(cè)與電磁超聲善于內(nèi)部缺陷檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，提出使用電磁超聲/電渦流復(fù)合檢測(cè)

2、的方法對(duì)鑄坯表層缺陷及內(nèi)部缺陷進(jìn)行研究與分析，研究結(jié)果可為連鑄坯在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)以及工業(yè)應(yīng)用奠定理論技術(shù)。
　　本文首先研究了電磁超聲與電渦流復(fù)合檢測(cè)技術(shù)的機(jī)理。采用矩形磁鐵、螺旋形線圈和被測(cè)試樣，對(duì)其復(fù)合檢測(cè)過程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與有限元仿真，系統(tǒng)研究檢測(cè)過程中激勵(lì)磁場(chǎng)、電渦流場(chǎng)、二次磁場(chǎng)、洛倫茲力場(chǎng)以及被測(cè)試樣內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)位移的振動(dòng)場(chǎng)分布特性。通過分析激勵(lì)電流、線圈尺寸對(duì)磁場(chǎng)的影響來優(yōu)化復(fù)合檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)，為后續(xù)電磁超聲/電渦流復(fù)

3、合檢測(cè)打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　根據(jù)電渦流檢測(cè)(EC)的機(jī)理，提取電渦流檢測(cè)線圈阻抗的實(shí)部電阻和虛部電感作為特征信號(hào)，通過分析阻抗實(shí)部電阻和虛部電感信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)連鑄坯表面缺陷的檢測(cè)。針對(duì)電磁超聲(EMAT)對(duì)鑄坯下表面缺陷檢測(cè)的原理，提取回波時(shí)間和回波幅值作為其信號(hào)特征來實(shí)現(xiàn)對(duì)下表面缺陷的精確定位。在EMAT特征信號(hào)提取方面，首先通過小波降噪和希爾伯特變換提取包絡(luò)算法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，然后使用期望最大化算法(EM)對(duì)電磁超聲

4、回波到達(dá)時(shí)間進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，在獲取到回波到達(dá)時(shí)間之后，利用插值函數(shù)獲取對(duì)應(yīng)回波時(shí)間點(diǎn)上的回波幅值。針對(duì)渦流和電磁超聲共同作用的缺陷區(qū)域，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)渦流特征信號(hào)和電磁超聲特征信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)源的融合，最終通過缺陷反演實(shí)現(xiàn)對(duì)此區(qū)域鑄坯缺陷的檢測(cè)。
　　搭建復(fù)合檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)鑄坯的表層缺陷，采用線圈阻抗分布的不同，對(duì)鑄坯表層進(jìn)行了幅值成像和相位成像，通過三維成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄坯表層缺陷的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。而對(duì)于鑄坯下表面缺陷，把通過參數(shù)估計(jì)