金属管道缺陷磁场断层成像理论与应用

【摘要】金属管道缺陷磁场断层成像(MagneticFieldTomography,缩写为MFT)是基于电磁感应原理发展而成的一种利用电磁层析成像(EMT)进行管道无损检测技术。其主要优势在于进行检测的过程当中采用磁场与介质之间相互作用,可以做到不影响被检测物体的本身物理及其化学等各种自身性质。这项技术很大程度上避免了无损检测过程中能源的消耗,同时可以实现即时性检测这一重要特点。检测采用磁场作用管道的方式,对操作人员无安全危害,同时具有成本低、效率高、结果准确、效果明显、便携性好等特点。由此可见,缺陷断层成像技术在无损检测技术领域具有很大的发展前途和巨大的应用价值。文章从电磁感应基本原理出发,针对现阶段金属管道无损检测所采用的电磁成像法理论做了分析和推导。对比、分析各种电磁无损检测法的特点与缺陷,进而提出了一种基于磁场断层成像技术的金属管道无损检测方法。课题基于理论基础分析,从多个方面对无损检测系统和装置进行改进。针对激励检测磁场发生器的特点,提出一种采用Helmholtz线圈提供可控激励磁场源的优化方法。针对此激励磁场源采用多物理场耦合仿真有限元软件COMSOLMultiphysics对金属管道磁场断层成像进行仿真实验。实验中,对不同外界激励磁场强度大小、介质相对磁导率及背景磁场等参数所造成的影响进行对比分析。进而对于磁场断层成像技术系统中磁场信号采集装置进行了检测理论的分析,结合磁场断层成像特点对目前常用的两种磁传感器进行对比。文章最后,简要介绍遗传算法在最终MFT检测结果图分析中的应用与优势,说明遗传算法可以在实际检测的过程中保证图像的精确性和清晰度,为最终检测结果的准确性提供保证。
【作者】韩磊；
【导师】许世军；门守强；
【作者基本信息】西安工业大学，光学，2014，硕士
【关键词】磁场断层成像；有限元分析；磁传感器；遗传算法；图像重建；

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