Kwantyfikacja względnej grubości przewodzących materiałów ferromagnetycznych za pomocą impulsowych czujników prądów wirowych opartych na cewce detektorowej
16 stycznia 2020
Tutaj prezentujemy protokół ilościowego określania względnej grubości (tj. grubości w procentach w stosunku do odniesienia) przewodzących materiałów ferromagnetycznych za pomocą pulsacyjnych czujników wiroprądowych opartych na cewce detektora, jednocześnie pokonując wymóg kalibracji.
Wykrywanie impulsowych prądów wirowych to technika wykrywania elektromagnetycznego stosowana do oceny niektórych właściwości fizycznych i skutków materiałów przewodzących prąd elektryczny, a czasem ferromagnetycznych. Przedstawimy wykorzystanie interfejsu programowego do wykorzystania impulsowych sygnałów wiroprądowych przechwyconych z architektury czujnika opartego na cewce detektora oraz sposób wydobywania informacji z tych sygnałów. Protokół ten umożliwia ilościowe określanie względnej grubości ferromagnetycznych metalicznych struktur wełnianych za pomocą wykrywania pulsacyjnych prądów wirowych.
Technika ta umożliwia pomiar stopnia korozji, grafityzacji lub ubytku wełny w strukturach podobnych do wełny ferromagnetycznej w celu oceny ich struktury oraz jej budowy i integracji. W przypadku instalacji procesora impulsowego sygnału wiroprądowego zlokalizuj i uruchom procesor sygnałowy PEC. exe, a gdy pojawi się interfejs, kliknij przycisk Dalej.
Gdy otworzy się następny interfejs, określ lokalizację pliku do instalacji i zaznacz pole wyboru dodaj skrót do pulpitu, aby dodać ikonę oprogramowania do pulpitu. Kliknij przycisk Dalej i określ lokalizację instalacji dla wymaganego środowiska wykonawczego. Po zakończeniu instalacji kliknij przycisk Zakończ.
Pojawi się ikona na pulpicie. Przed rozpoczęciem analizy należy użyć czujnika impulsowych prądów wirowych opartego na cewce detektora z działającą skrzynką elektroniczną i czujnikiem opartym na cewce detektora do zbierania impulsowych sygnałów prądów wirowych z interesującej nas struktury metalowej. Po zakończeniu skanowania wyeksportuj zebrane sygnały z modułu czujnikowego do kompatybilnego, edytowalnego edytora tekstu i potwierdź, że sygnały są ułożone w tabelę.
Skopiuj tabelę na pulpit i kliknij dwukrotnie ikonę pulpitu, aby uruchomić aplikację. Otworzy się interfejs. Aby załadować sygnały, kliknij zakładkę Załaduj sygnały i wybierz plik zawierający sygnały, aby zaimportować sygnały do interfejsu oprogramowania.
Gdy pojawi się liczba sygnałów zawartych w tabeli zawierającej sygnały surowe, kliknij na sygnały doniczkowe i obserwuj sygnały wykreślone w skali logarytmicznej. Kliknij kartę powiększenia i dostosuj okno wykresu dla obszaru liniowego, aż będzie wyraźnie widoczny. Dolny i górny margines powinny obejmować obszar linii prostej w jasnym odcieniu sygnałów.
W razie wątpliwości zalecamy wygenerowanie względnych wartości grubości przy użyciu kilku marginesów, a następnie porównanie wyników. Po wprowadzeniu rozsądnych dolnych i górnych marginesów dla regionu kliknij przycisk Marginesy kreślenia i poczekaj, aż marginesy zostaną wykreślone na zielono. Kliknij opcję wyodrębnij obiekty, segmenty linii prostej zostaną wykreślone na czerwono.
Kliknij przycisk Oblicz grubość względną, aby obserwować wykreślanie histogramu obliczonych wartości grubości względnej. Kliknij przycisk Zapisz grubość względną, aby zapisać obliczone wartości grubości względnej. Wprowadź nazwę pliku i kliknij przycisk OK.
Następnie ponownie kliknij ok, aby potwierdzić nazwę pliku. Względne wartości grubości zostaną zapisane jako tabela na pulpicie. Względne wartości grubości pokazane na ekranie są w postaci ułamków.
Jeden oznacza maksymalną grubość dla 100% odniesienia. W tym miejscu pokazano typowy kształt sygnału w dziedzinie czasu wyrażony w postaci logarytmicznej przechwyconej z czujnika impulsowych prądów wirowych opartego na cewce detektora. Można zaobserwować orientacyjny obszar liniowy późniejszego etapu sygnału logarytmicznego, dla którego t jest znacznie większe od 0 i z którego wyodrębniana jest cecha szybkości zaniku beta.
Tutaj pokazany jest zestaw sygnałów przechwyconych na różnych grubościach żeliwa szarego. Sygnał ten odpowiada maksymalnej grubości o maksymalnej wartości beta w zestawie. Wartości te można wybrać jako referencyjne wartości beta, aby ułatwić ilościowe określenie grubości względnej, przy użyciu równania, jak wskazano.
W tej tabeli przedstawiono rzeczywiste względne wartości grubości oraz względne wartości grubości obliczone na podstawie wartości beta uzyskanych z impulsowych sygnałów prądów wirowych dla reprezentatywnego eksperymentu. W tym miejscu można zaobserwować korelację między szacunkami względnej grubości opartej na impulsowym sygnale wirowym a rzeczywistymi wartościami względnej grubości. O skuteczności metody świadczy wysoka korelacja zobrazowana przez zależność liniową.
Należy uważać, aby unikać bieżącego obszaru pulsacyjnego sygnału wiroprądowego i wybrać obszar liniowy na etapie światła, aby umożliwić ekstrakcję funkcji beta. Techniki prądów pulsacyjnych i innych prądów wirowych są powszechnie stosowane do wykrywania anomalii, pomiarów właściwości fizycznych oraz do oceny powłok niemetalicznych pokrywających struktury metalowe.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół ilościowego określania względnej grubości przewodzących materiałów ferromagnetycznych z wykorzystaniem czujników prądów wirowych z wzbudzeniem impulsowym. Metoda ta umożliwia ocenę integralności strukturalnej poprzez pomiar takich właściwości jak korozja i grafityzacja.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Inżynieria materiałowa
- Detekcja elektromagnetyczna
Wstęp
- Prąd wirowy impulsowy jest techniką elektromagnetyczną.
- Jest on wykorzystywany do oceny właściwości fizycznych materiałów przewodzących.
- Technika ta pozwala na ocenę materiałów ferromagnetycznych.
- Zastosowania obejmują pomiar korozji oraz ocenę integralności strukturalnej.
Cel badania
- Ilościowe określenie względnej grubości materiałów ferromagnetycznych.
- Przedstawienie metody oceny degradacji materiału.
- Wykorzystanie sygnałów prądów wirowych impulsowych do ekstrakcji danych.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie czujników impulsowych prądów wirowych opartych na cewkach detekcyjnych.
- Interfejs programowy do przetwarzania sygnałów impulsowych prądów wirowych.
- Instalacja oprogramowania procesora sygnałów PEC.
- Ekstrakcja informacji z zarejestrowanych sygnałów.
Główne wyniki
- Pomyślne określenie grubości wyrażone w procentach.
- Możliwość oceny korozji i degradacji materiału.
- Wykazana skuteczność protokołu w zastosowaniach praktycznych.
- Zapewnienie niezawodnej metody oceny struktur ferromagnetycznych.
Wnioski
- Protokół ten usprawnia ocenę materiałów ferromagnetycznych.
- Oferuje on nieniszczącą metodę oceny integralności strukturalnej.
- Przyszłe zastosowania mogą zostać rozszerzone na różne materiały przewodzące.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Niniejszy protokół umożliwia nieniszczącą ocenę względnej grubości przewodzących materiałów ferromagnetycznych, wspierając monitorowanie stanu technicznego infrastruktury energetycznej, wodnej, naftowej i gazowej. Poprzez ilościowe określanie degradacji, takiej jak korozja i grafityzacja, bez konieczności kalibracji specyficznej dla danego materiału, metoda ta ułatwia wczesne wykrywanie utraty integralności w rurociągach o dużych średnicach. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną decyzji dotyczących konserwacji i zmniejsza ryzyko operacyjne w procesach zarządzania krytycznymi zasobami.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów degradacji materiałów w systemach ferromagnetycznych istotnych dla integralności urządzeń biomedycznych.
- Wartość operacyjna: Wspiera weryfikację hipotez dotyczących trybów awarii związanych z korozją w implantowalnych lub diagnostycznych komponentach ferromagnetycznych.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Dostarcza ilościowych, powtarzalnych wyników służących do oceny grubości powłoki ferromagnetycznej w procesie opracowywania czujników lub elektrod.
- Wartość operacyjna: Umożliwia standaryzację oceny grubości w różnych partiach przewodzących biomateriałów stosowanych w platformach diagnostycznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Umożliwia podłużne monitorowanie systemów dostarczania biomarkerów ferromagnetycznych lub degradacji implantów w modelach przedklinicznych.
- Wartość operacyjna: Łączy etap przesiewowy materiałów w fazie odkrycia z przedkliniczną oceną bezpieczeństwa poprzez spójne wskaźniki degradacji oparte na grubości.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z procesami badawczymi, w których stabilność materiałów ferromagnetycznych wpływa na wiarygodność analizy lub działanie urządzenia, szczególnie w początkowym etapie przesiewowym przewodzących biomateriałów.
- Biologia odkrywcza: Wspiera ocenę stabilności nanocząsteczek ferromagnetycznych lub integralności ich powłoki w rozwoju biosensorów.
- Przesiewanie: Umożliwia wysoce powtarzalną kwantyfikację grubości do analizy porównawczej partii materiałów ferromagnetycznych.
- Analityka: Generuje wartości grubości względnej wyznaczone na podstawie szybkości zaniku, co pozwala na porównanie statystyczne różnych warunków eksperymentalnych.
- Badania translacyjne: Wspiera ciągłość przejścia od odkrycia materiału do walidacji przedklinicznej poprzez śledzenie degradacji komponentów ferromagnetycznych w systemach istotnych dla przebiegu chorób.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia możliwość wielokrotnego wykorzystania metod NDE do monitorowania właściwości materiałów ferromagnetycznych w ramach wielu programów B+R.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad degradacją materiałów ferromagnetycznych poprzez ilościową, bezkalibracyjną ocenę grubości.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność i skalowalność pomiarów grubości w zróżnicowanych zestawach próbek ferromagnetycznych.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go przy wyborze biomateriałów, dostarczając wczesnych, prognostycznych wskaźników utraty integralności strukturalnej.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację technologii opartych na materiałach ferromagnetycznych w oparciu o analizę ryzyka i ilościowo określoną odporność na degradację.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu detekcji elektromagnetycznej i przetwarzania sygnałów w celu dokładnego wyznaczenia szybkości zaniku.
- Zależność od jednostek detekcyjnych prądów wirowych impulsowych opartych na cewkach oraz kompatybilnych interfejsów oprogramowania.
- Konieczność standaryzacji protokołów akwizycji sygnałów pomiędzy zespołami w celu zapewnienia porównywalnych wyników względnej grubości.
- Adaptacja do biomimetycznych lub kompozytowych systemów ferromagnetycznych może wymagać walidacji liniowości sygnału w złożonych matrycach.
- Ograniczenia praktyczne obejmują obniżoną czułość w niejednorodnych lub geometrycznie złożonych strukturach ferromagnetycznych, zgodnie z treścią materiałów źródłowych.
