管道三维漏磁检测的有限元仿真应用.pdf

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1、2012拄仪表技术与传感器2012第11期InstrumentTechniqueandSensorNo．11管道三维漏磁检测的有限元仿真应用张海燕，方晓艳，马小芳，储晨昀(合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009)摘要：介绍了漏磁检测技术的原理；设计了前端三维数据采集系统，实现了对漏磁缺陷信号的获取，并对信号特征进行分析与识别；采用有限元分析法对管道漏磁场理论进行了研究，建立三维漏磁检测模型，得到与实际获得的漏磁缺陷信号基本一致的仿真信号；通过有限元分析研究了提离值对获取漏磁缺陷信号的影响。通过验证表明有限元分析法仿真漏磁缺陷信号的可靠性。

2、关键词：漏磁检测；有限元；三维传感器；中图分类号：TE873．6文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)11—0163—03ImitatingApplicationon3·DMagneticFluxLeakageTestingofPipelineUsingFiniteElementMethodZHANGHai—yan，FANGXiao—yan，MAXiao—fang，CHUChen—yun(SchoolofComputerandInformation，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，Chi

3、na)Abstract：TheprincipleofMFLtestingtechnologywasintroduced，thefrontenddataacquisitionsystemwasdesigned，anditcanacquiredtheMFLsignalandanalyzedthesignalfeature．Themagneticleakagefieldtheoryofpipelineusingfiniteelementmethodwasresearched，the3-DmodelofMFLwassetup，thenthesimulatio

4、nsignalthathasthesamecharacterastheactualsig—haldetectedbytheMFLdetectorwasobtained．Theeffectoflift—ofonMFLsignalwasanalyzedbyfiniteelementanalysismethod．ExperimentsshowthatthereliabilityofthefiniteelementanalysissimulationofMFLsigna1．Keywords：magneticfluxleakagetesting；finitee

5、lement；3-Dsensor0引言管壁施加稳定的磁场，在管壁上形成磁场回路，使其达到近磁油气输送管道由于使用周期过长，腐蚀损坏严重，时常发饱和状态。若管壁存在缺陷，而缺陷部分和管壁的磁导率不生管道泄漏事故，严重威胁着油气输送和人员的安全，也对环同，管壁缺陷处磁阻增加，根据磁力线连续原理，磁通量就会发境造成破坏¨J。因而需要对管道缺陷进行检测，为管道事故的生改变，分为3部分：一部分穿过缺陷；另一部分在管壁内部绕预防和维护提供理论基础。过缺陷，进入缺陷周围的铁磁材料；还有一部分会离开管壁表国内外对磁性材料的磁场测量技术的研究比较广泛。漏面，绕过缺陷通

6、过外环境再重新进入管壁，这个溢出部分畸变磁检测技术是近年来国内外最有效的管道缺陷检测技术之一，磁通如图1所示。最后通过采集和处理漏磁信号，根据信号由于检测的准确性和速度都较高，被广泛用在管道缺陷的检测的特征，估算出管道缺陷的大小、位置和形状等信息。上。绕行磁通把理论仿真值与测得的漏磁信号进行比对，进而能够准确判断出管道的缺陷情况。需要对漏磁场理论进行研究，此研究方法可分为磁荷模型的解析法和麦克斯韦方程的有限元法。该课题采用有限元法进行漏磁场的估算。目前，国内外已有将有限元法应用到对二维漏磁检测模型的仿真研究，基于此，研绕行磁通究有限元法对管道三维漏磁

7、检测的仿真，并得出管道缺陷参图1缺陷漏磁场分布示意图数。以期为管道漏磁检测系统的工业化应用提供理论基础。2管道的三维漏磁检测1漏磁检测基本原理2．1三维漏磁检测前端数据采集系统的设计漏磁检测技术指铁磁性材料被外磁场磁化后，材料内表三维与传统的漏磁检测器的前端数据采集系统基本相同。面、外表面和内部的缺陷会在材料表面形成漏磁场，通过传感主要是在传感器的探头设计上有所区别。通过磁化装置给管器对材料表面进行扫查，将表面缺陷漏磁场转化为缺陷信号来壁轴向施加磁场，若缺陷是一个空间立体缺陷，那将会在不同发现缺陷位置和缺陷参数的一种无损检测技术。方向上泄漏出磁力线，

8、形成了不同的矢量磁场，即漏磁通。如管道是铁磁性材料，材质是均匀连续的。通过励磁装置给图2所示。它能被位于磁化