Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

التحديد الكمي للسمك النسبي للمواد المغناطيسية الموصلة باستخدام جهاز الكشف القائم علي لفائف نبض الدوامة مجسات الحالية

Published: January 16, 2020 doi: 10.3791/59618
Automatic Translation
1, 2, 2, 2
1Melbourne School of Engineering, University of Melbourne, 2Center for Autonomous Systems, University of Technology Sydney

Summary

هنا ، نقدم بروتوكولا لقياس السماكة النسبية (اي ، سمك كنسبه مئوية فيما يتعلق بمرجع) من المواد المغناطيسية الموصلة باستخدام أجهزه الاستشعار القائمة علي لفائف نبض الدوامة الحالية ، في حين التغلب علي المعايرة شرط.

Abstract

الكمية الحجمية من المواد المغناطيسية الموصلة عن طريق التقييم غير التدميري (NDE) هي عنصر حاسم في الرصد الهيكلي للصحة في البنية التحتية ، وخاصه لتقييم حاله القطر الكبير الموصل الأنابيب المغنطيسية الموجودة في قطاعات الطاقة والمياه والنفط والغاز. نبض الدوامة الحالية (PEC) الاستشعار ، وخاصه الكاشف القائم علي لفائف الاستشعار PEC العمارة ، وقد أثبتت نفسها علي مر السنتين كوسيلة فعاله لخدمه هذا الغرض. وقدمت في الاعمال السابقة نهج لتصميم أجهزه استشعار PEC وكذلك إشارات المعالجة. في السنوات الاخيره ، تمت دراسة استخدام معدل الاضمحلال للكشف عن النطاق الزمني القائم علي اللفائف PEC لغرض القياس الكمي للسمك. وقد ثبت ان هذه الاعمال التي تعتمد علي معدل الاضمحلال الأسلوب القائم علي العمومية للكشف عن الهيكل استشعار لفائف القائم ، مع درجه من الحصانة لعوامل مثل الشكل والحجم الاستشعار ، وعدد من المنعطفات لفائف ، والاثاره الحالية. وعلاوة علي ذلك ، أظهرت هذه الطريقة فعاليتها في NDE من الأنابيب الكبيرة المصنوعة من الحديد الزهر الرمادي. بعد مثل هذه الأدبيات ، والتركيز علي هذا العمل هو بوضوح PEC كاشف الاستشعار لفائف الجهد القائم علي معدل تسوس المواد المغناطيسية موصل القياس سمك الكمية. ومع ذلك ، فان التحدي الذي تواجهه هذه الطريقة هو صعوبة المعايرة ، وخاصه عندما يتعلق الأمر بتطبيقات مثل تقييم حاله الأنابيب في الموقع منذ قياس الخواص الكهربائية والمغناطيسية لبعض مواد الأنابيب أو الحصول علي المعايرة عينات من الصعب في الممارسة العملية. وبدافع هذا التحدي ، وعلي النقيض من تقدير السماكة الفعلية كما فعلت بعض الاعمال السابقة ، يقدم هذا العمل بروتوكولا لاستخدام الأسلوب القائم علي معدل الاضمحلال لقياس السماكة النسبية (اي سمك موقع معين فيما يتعلق سمك الحد الأقصى) ، دون شرط للمعايرة.

Introduction

الدوامة نبض الحالية (PEC) تقنيه الاستشعار هو ربما العضو الأكثر تنوعا من عائله الدوامة الحالية (EC) التقييم غير التدميرية (NDE) تقنيات ولها العديد من التطبيقات في الكشف والتقدير الكمي من العيوب ، وهندسه المعادن والهياكل المعدنية1. سمك الكمية من الهياكل المغناطيسية التي تشبه الجدار موصل ، وجود سمك الجدار من لا يزيد عن بضعة ملليمترات إلى بضع عشرات من ملليمتر ، هو خدمه الهندسة الطلب العالي في مجال المراقبة الصحية الهيكلية للبنية التحتية. البنية التحتية الحيوية المصنوعة من السبائك المغناطيسية التي تتطلب هذه الخدمة متوفرة عاده في صناعات الطاقة والمياه والنفط والغاز. في حين يمكن تصميم أجهزه استشعار PEC بعد عده ابنيه ، تم تحديد العمارة القائمة علي لفائف الكاشف لتكون الأكثر فعاليه وشيوعا في تقييم حاله المواد المغنطيسية المغناطيسية2،3،4،5. ولذلك ، فانه هو كاشف القائم علي لفائف الهندسة المعمارية الاستشعار PEC التي تحدد الأساس لمشكله سمك الكمي من المواد المغناطيسية موصل.

ويتالف الكاشف القائم علي لفائف الاستشعار PEC الهندسة المعمارية عاده من اثنين من الجرح تركيزا, الهواء cored, لفائف موصل2,3,4,5,6 (عاده لفائف النحاس). ومن الشائع جدا ان الرياح هذه اللفائف لتكون دائريه في شكل2،3،4،5،6، ولكن في بعض الأحيان ، مستطيله الشكل لفائف6 وقد استخدمت. من لفائف اثنين في جهاز الاستشعار ، واحد يتصرف باعتباره لفائف المثير في حين ان الآخر بمثابه لفائف كاشف. في جهاز استشعار PEC ، هو متحمس لفائف المثير بواسطة نبض الجهد-الشيء الذي يمكن ان توصف بأنها وظيفة خطوه الرفع من حيث المبدا. تولد هذه الاثاره النبضي حقل مغناطيسي عابر (يسمي الحقل الأساسي) حول جهاز الاستشعار. عندما يتم وضع جهاز الاستشعار المتاخمة لقطعه اختبار موصل (علي سبيل المثال ، موصل المغناطيسية الجدار مثل هيكل) ، وهذا المجال المغنطيسي العابر يدفع الوقت متفاوتة التيارات الدوامة في قطعه الاختبار. تولد هذه التيارات الدوامة حقلا مغناطيسيا ثانويا (يسمي الحقل الثانوي) يعارض الحقل الأساسي. واستجابه للتاثير الناتج من الحقول الاوليه والثانوية ، يتم الحث علي الجهد عابر في لفائف كاشف-الذي يصبح المجال الزمني PEC اشاره الفائدة لهذا العمل.

وقد تم الإبلاغ عن الاستشعار pec لفائف معدل تسوس الجهد (المشار اليها باسم β)6,7,8 لإظهار التناسب β Equation 7 μds2, عندما يتم الحصول علي اشاره وضع الاستشعار بيك فوق طبقه المغناطيسية موصله من نفاذيه مغناطيسيه μ, الموصليه الكهربائية σ, وسمك د. علي الرغم من ان هذه الميزة اشاره معدل الاضمحلال لديه حصانه كبيره للمعلمات مثل حجم الاستشعار ، استشعار الشكل ، ورفع قباله6،7،8، مما يجعل معدل الاضمحلال مرغوب فيه للغاية لسيناريوهات nde صعبه مثل في الموقع الأنابيب تقييم حاله9،10،11، يجب ان تكون هذه الميزة معايره (اي μ، σ من المواد التي يجري تفتيشها تقدر) لتمكين سمك (اي. ، د) القياس الكمي. لتمكين الطرق التقليدية من التحلل القائم علي معدل الاضمحلال الكمي6,8, يجب ان يتم هذا المعايرة عن طريق استخراج عينات المعايرة6,8 أو من خلال اشراك دوامه المواد القائمة علي خصائص الخاصية الحالية12,13. بدلا من ذلك ، يمكن تجنب تعقيد المعايرة عن طريق تمثيل سمك في شكل سمك نسبي. افترضت تمرين عملي [ن] وفيت و [بتا] استخرجت قيم من إشارات, بعد ذلك, ال β قيمه ممثله نوعيا من الحد اقصي سماكه نقطه في الاختبار قطعه اعتبرت كمرجع ([اي.]. Equation 7 ثم ، يمكن تمثيل سمك اي موقع آخر كنسبه مئوية من سمك الحد الأقصى في النموذج Equation 1 ، وتقديم سمك نسبي كالاخراج ، والتي لا تزال معلومات نوعيه مفيده كاخراج nde الذي يحمل أيضا بساطه عدم الحاجة إلى معايره ل μ، σ. يصف البروتوكول المعروض هنا الخطوات الواجب اتباعها لتحقيق ذلك.

وبما ان معدل الاضمحلال β يظهر عمومية للكشف عن المبني القائم علي لفائف الاستشعار بيك العمارة في حين تظهر الحصانة للمعلمات من تصميم الاستشعار فضلا عن رفع قباله6,7,8,14, الممارسين قد تستخدم اي نظام الاستشعار عن بعد لفائف للكشف عن اختيارهم علي المواد المغناطيسية موصل مناسبه لأداء الكمي سمك النسبية بعد وهناك مثال علي تصميم المستشعر PEC لماده مغناطيسيه موصله متاحه للقراء المهتمين15. تم الحصول علي الإشارات والنتائج المقدمة في هذا العمل باستخدام نظام PEC التي وضعتها جامعه التكنولوجيا سيدني6,8. المواد المغناطيسية موصل المستخدمة للنتائج التمثيلية التي حصل عليها نظام PEC هو الحديد الزهر الرمادي المستخرجة من الأنابيب اختبار السرير9,10,11 في سيدني أستراليا.

وتجدر الاشاره إلى ان الأساليب والنتائج والمناقشات المعروضة في هذا المنشور تركز بشكل واضح علي استخدام الكاشف القائم علي لفائف الاستشعار PEC معدل تسوس اشاره النطاق الزمني لقياس سماكه المواد المغناطيسية الموصلة. ولا يتضمن المنشور مناقشه أوسع نطاقا بشان الاتفاقيات العامة لمبادئ الاستشعار عن بعد وتكوينات أجهزه الاستشعار. غيرها من الاعمال المنشورة16,17,18 يمكن ان تكون مفيده للقراء للحصول علي مزيد من البصيرة حول تكوينات الاستشعار PEC غير الكاشف القائم علي لفائف الاستشعار العمارة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. استخراج معدل الاضمحلال β من المتاحة كاشف القائم علي لفائف PEC اشاره

  1. التعبير عن اشاره المتاحة الملتقطة بالتجربة PEC (اي ، النطاق الزمني للكشف عن المجال لفائف الجهد (المشار اليها باسم v(t))) في شكل لوغاريتمي من ln [v(t)]. ويظهر في الشكل 1اشاره PEC النموذجية المعرب عنها في شكل Ln [V(t)].
  2. العثور علي منطقه خطيه في شكل Equation 2 من هذا القبيل ان الاشاره Equation 3 يرضي Equation 4 الشرط حيث. وفقا للاشاره في الشكل 1، Equation 5 يحدث ان تكون منطقه خطيه مرضيه وقابله للتطبيق.
  3. وكما هو موضح في الشكل 2، يصلح نموذج Equation 6 الخط المستقيم لبيانات الاشاره التجريبية داخل المنطقة الخطية المحددة ويقدر قيمه β.

2-القياس الكمي للسمك النسبي

  1. لنفترض ان هناك إشارات متعددة (الشكل 3) تم الحصول عليها من مهمة nde التي تم تنفيذها علي قطعه اختبار مغناطيسيه موصله ذات سماكه متفاوتة. أولا ، تحديد منطقه خطيه مشتركه لجميع الإشارات واستخراج القيم β . وفقا للإشارات في الشكل 3، Equation 8 ويبدو ان المنطقة الخطية كافيه وقابله للتطبيق.
  2. حددت الحد اقصي [بتا] قيمه ووصفت هو ك [بت] [ رف ] بما ان الحد الأقصى [بتا ] قيمه سوفت في مبدا يماثل إلى السماكة قصوى وفقا ل ال [ Equation 7 بت] μds2 تناسبيه6,7,8.
  3. النسبة المئوية للسمك Equation 9 Equation 10 النسبي في النموذج ، حيث يتوافق المؤشر مع قياس ال th .

3. PEC_Signal_Processor التثبيت

  1. حدد موقع الملف PEC_Signal_Processor. انقر نقرا مزدوجا فوق الملف والسماح لتنفيذ.
  2. عند ظهور الواجهة أدناه ، انقر فوق التالي. عند انبثاق الواجهة ، قم بتحديد موقع الملف للتثبيت ، وحدد خانه الاختيار أضافه اختصار إلى سطح المكتب لأضافه رمز البرنامج إلى سطح المكتب. ثم انقر فوق التالي.
  3. حدد موقع التثبيت لبيئة وقت التشغيل المطلوبة ، ثم انقر فوق التالي. إذا تم بالفعل تثبيت بيئة وقت التشغيل المطلوبة ، فقط انقر فوق التالي.
  4. أقرا الشروط والاحكام الخاصة بالترخيص ووافق عليها. ثم انقر فوق تثبيت.
  5. انقر فوق إنهاء عند اكتمال التثبيت. سيظهر رمز سطح المكتب.

4. اعداد الاشارهات

  1. ضمان المخرجات الاستشعار PEC [الإشارات الخام ، اي ، V(t)] يتم ترتيب كجدول.
  2. نسخ الجدول الذي يحتوي علي إشارات إلى سطح المكتب (أو إلى مجلد موجود ضمن الدليل الأصل حيث تم تثبيت التطبيق). للراحة ، ينصح سطح المكتب.

5. تنفيذ الطلب

  1. انقر نقرا مزدوجا فوق رمز سطح المكتب لتشغيل التطبيق. سيتم فتح الواجهة.
  2. حمل إشارات عن طريق النقر علي علامة التبويب إشارات التحميل وحدد الملف الذي يحتوي علي الإشارات من أجل استيراد الإشارات إلى واجهه البرنامج.
  3. انتظر حتى يظهر عدد الإشارات الموجودة ضمن الجدول الذي يحتوي علي إشارات أوليه امام عدد الإشارات =.
  4. انقر علي إشارات المؤامرة ومراقبه الإشارات المرسومة في مقياس لوغاريتمي.
  5. انقر فوق علامة التبويب تكبير/تصغير واضبط نافذه الرسم للمنطقة الخطية لتكون مرئية بوضوح.
  6. بعد الملاحظة ، حدد الهوامش السفلية والعليا المعقولة للمنطقة الخطية وادخل القيم في مساحات النص القابلة للتحرير.
  7. انقر فوق هوامش الرسم وانتظر حتى يتم رسم الهوامش باللون الأخضر.
  8. انقر علي استخراج الميزات ومراقبه كيف يتم رسم قطع الخط المستقيم باللون الأحمر.
  9. انقر علي حساب السماكة النسبية ولاحظ كيف يتم رسم المدرج التكراري للقيم سمك النسبية المحسوبة.
  10. انقر فوق حفظ السمك النسبي لحفظ قيم السمك النسبية المحسوبة. توفير اسم ملف وانقر فوق موافق.
  11. تاكيد اسم الملف بالنقر فوق موافق مره أخرى لتاكيد اسم الملف. سيتم حفظ قيم السماكة النسبية كجدول علي سطح المكتب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقد تم توليد النتائج التمثيلية في هذا القسم باستخدام إشارات PEC المقدمة كمواد تكميليه مع المرجع8؛ كما ذكر أعلاه ، وقد تم القبض علي إشارات علي عينات الحديد الزهر الرمادي المستخرجة من السرير اختبار الأنابيب في أستراليا سيدني ، الذي يتم توفير الموقع وتفاصيل خمر في المراجع9،10،11.

يظهر الشكل 1 الشكل النموذجي لاشاره النطاق الزمني (المعبر عنها في النموذج اللوغاريتمي) الملتقط من مستشعر PEC القائم علي لفائف الكاشف ، بينما يظهر الشكل 2 منطقه خطيه ارشاديه للاشاره اللوغاريتمية باعتبارها t > > 0 والتي تستخرج منها ميزه معدل الاضمحلال β . وترد إشارات PEC متعددة في الشكل 3؛ يتم تضمين اشاره تظهر قيمه β الحد الأقصى للاشاره. مثل هذه القيمة β الحد الأقصى يمكن استخدامها كمرجع β القيم لقياس السماكة النسبية باستخدام المعادلة Equation 9 .

ويبين الجدول 1 بعض قيم β المستخرجة إلى جانب قيم السماكة النسبية التي تم قياسها كميا باستخدامها. وقد تم إنتاج النتائج الواردة في الجدول 1 لحاله الرفع 14 ملم المعروضة في الشكل 20 من المرجع8؛ وتتوفر إشارات PEC الخام المقابلة الملتقطة علي الحديد الزهر الرمادي في المواد التكميلية المقدمة مع المرجع8. ويوفر العمود الأول من الجدول 1 السماكة الفعلية (بالملليمتر) لقطع اختبار الحديد الزهر الرمادي التي تم التقاط إشارات PEC عليها بينما يحتوي العمود الثاني علي قيم β المناظرة. الحد الأقصى للقيمة β (اي β = 0.010078491) يعتبر قيمه β المرجعية (اي المرجع β). وترد في العمود الثالث قيم السماكة النسبية المناظرة الناتجة عند الكمية كما Equation 12 يسرد العمود الأخير قيم السماكة النسبية الفعلية المناظرة المحسوبة باستخدام قيم السماكة الفعلية المدرجة في العمود الأول. ويرد في الشكل 4رسم لقيم السماكة النسبية الفعلية مقابل قيم السماكة النسبية المحسوبة من إشارات PEC (اي محسوبة باستخدام قيم β ). ويشير الارتباط الذي يزيد عن 99 في المائة بين التقديرات والواقع الملاحظ علي مجموعه البيانات هذه إلى فعاليه طريقه القياس الكمي للسمك النسبي.

Figure 1
الشكل 1: الشكل النموذجي لاشاره PEC ، اي الجهد المستحث للكشف عن اللولب (اي ، v(t)) المعبر عنه في شكل ln [v(t)]. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: المنطقة التمثيلية لكاشف الاشاره PEC القائم علي اللفائف والمعرب عنها في النموذج ln [V(t)] ، باعتباره t > > 0 ، من حيث ينبغي استخراج ميزه معدل الاضمحلال (اي β). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: إشارات PEC المتعددة الناتجة عن ممارسه nde (التي أجريت علي الحديد الزهر الرمادي) عرض اشاره تشير بشكل يدل علي قيمه β الحد الأقصى ، والتي ينبغي من حيث المبدا نوعيا تمثل سمك الحد الأقصى وفقا لتناسب6،15: β Equation 7 μdd2. يرجى النقر هنا

Figure 4
الشكل 4: الارتباط بين السماكة النسبية% الكمية من السماكة الفعلية ونسبه السماكة النسبية الكمية من β (بناء علي القياسات التي أجريت علي الحديد الزهر الرمادي). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

السماكة الفعلية للقطعة الاختبار (مم) β القيمة المستخرجة من اشاره PEC السماكة النسبية% الكمية من β السماكة النسبية% الكمية من السماكة الفعلية
3 0.000228395 15.05379428 15
5 0.000538137 23.10728068 25
7 0.001018941 31.79631773 35
9 0.001701758 41.09141494 45
11 0.003091023 55.38005157 55
15 0.005853939 76.2125254 75
20 0.010078491 100 100

الجدول 1: بعض القيم المستخرجة من β بالاضافه إلى السماكة النسبية الكمية للحديد الزهر الرمادي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وقدم بروتوكول لقياس السماكة النسبية (اي سمك كنسبه مئوية فيما يتعلق بمرجع) للمواد المغناطيسية الموصلة باستخدام أجهزه استشعار PEC القائمة علي لفائف الكاشف. والميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي القدرة علي التغلب علي متطلبات المعايرة (اي التغلب علي الحاجة إلى قياس أو تقدير النفاذيه المغناطيسية والتوصيل الكهربائي للمواد التي يجري تفتيشها للتمكين من التحديد الكمي للسمك). يتضمن البروتوكول التمثيل اللوغاريتمي لاشاره المجال الزمني PEC ، تحديد المنطقة الخطية في مراحل لاحقه الاشاره ، وتركيب خط مستقيم إلى المنطقة الخطية واستخراج معدل الاضمحلال (اي β) ، وقياس السماكة النسبية فيما يتعلق بمرجع من Equation 9 خلال المعادلة ، التي تلغي خصائص المواد (اي μσ) وتنتج سمكا نسبيا بسبب التناسبية β Equation 7 2 . وتبين النتائج التجريبية (الجدول 1 والشكل 4) فعاليه طريقه التحديد الكمي للسمك النسبي من البروتوكول في هذا العمل.

تاكد من اتباع الإرشادات الواردة في القسم 4 عند اعداد البيانات للاستيراد إلى واجهه البرنامج. لتجنب عبء ثقيل علي الحساب وأجهزه الرسومات ، ترتيب إشارات إلى جداول متعددة بحيث يمكن معالجه ملفات البيانات من حجم أصغر بشكل منفصل. وليس من السهل فرض قيود فعليه علي حجم ملفات البيانات لان ذلك يعتمد علي القدرة الحسابية المتاحة للمستعملين. ويوصي باجراء عدد قليل من اختبارات التجارب والأخطاء لتحديد اي قيود علي حجم الملف قد تنطبق وفقا للقدرة الحسابية المتاحة للمستخدمين. من حيث التعديلات ، قد يكون المستخدمون قادرين علي برمجه حزم البرامج الخاصة بهم مع متعددة ، أو اي من خوارزميات معالجه اشاره PEC من اختيارهم ، وذلك باستخدام اي منصة حساب من اختيارهم. وهناك استعراض لعمليات الاشاره PEC المنشورة مؤخرا خوارزميات لقياس سماكه المواد المغنطيسية الموصلة متاح19.

ومن العوامل الحاسمة التي ستؤثر علي دقه قيم السماكة النسبية المقدرة مدي كفاية قوه الاثاره. وقد ذكرت المرجع8 كيف القليل جدا قوه الاثاره يمكن ان تحد من عمق الاختراق الحد من الحساسية لقيم سمك عاليه في حين ان الكثير من قوه الاثاره يمكن ان تحد من حساسية لقيم سمك منخفضه. هذه المسالة مع قوه الاثاره يعني انه إذا تم تقييم مجموعه سمك معينه من ماده معينه مع قوه الاثاره غير كافيه ، علي الرغم من ان معدل الاضمحلال الناتجة قد لا تزال حساسة للسمك ، فانه قد يكون غير دقيق في القيمة لاتباع عالميا مبدا β Equation 7 μds2، والتي قد تؤدي في نهاية المطاف قيم Equation 9 السمك النسبي وينبغي ان يراعي هذا التحديد من جانب الممارسين في الحالات التي تكون فيها الدقة الدقيقة في النتائج الكمية لهذه المادة. غير ان هذا لا يصبح مساله في الحالات التي لا تكون فيها النواتج الكمية ضرورية ولا يكفي التمثيل النوعي لشرط القطعة الاختبارية. منذ تعريف اجراء لضبط قوه الاثاره دون استخدام عينات المعايرة وجود سمك المعروفة غير تافه ، وممارسه جيده لمواجهه اي غموض مع قوه الاثاره سيكون لجمع إشارات تحت مجموعه من نقاط القوه الاثاره. هذه النهج سوف تولد مجموعات البيانات الغنية التي تشكل قواعد لبعض المعالجات المتقدمة وقد تكون مفيده للمهام NDE التي تؤديها الوسائل الروبوتية10,11. وعلاوة علي ذلك ، فان الخواص الكهربائية والمغناطيسية لبعض المواد المغنطيسية المغناطيسية الموصلة ، مثل الحديد الزهر الرمادي الذي صادف في بعض أنابيب المياه الحرجة القديمة ، تعرض فارقا كبيرا8. يفرض هذا التباين ان تكون الخصائص مختلفه داخل مجموعه من الأنابيب ، أو في بعض الأحيان حتى داخل أنبوب واحد من موقع إلى آخر ، مما يجعل المعايرة أكثر صعوبة. ومثل هذا الاختلاف في خصائص المواد سيكون أيضا مصدرا للخطا بالنسبة للأسلوب الموصوف في هذا العمل عندما يتم تنفيذ NDE علي هذه المواد غير متجانسة.

وقد أظهرت الاعمال الاخيره الاستخدام المتكرر والمستمر للاستشعار عن بعد لتقييم حاله الأنابيب الحرجة8و9و10و11و20و21و22. وتميل هذه الاعمال إلى إنتاج كميات كبيره من بيانات الخدمة العامة ستستفيد من بروتوكولات وأطر تحليل الإشارات المماثلة لتلك المقدمة في هذا العمل. بالتوازي مع العمل علي الأنابيب الحرجة ، كان هناك اهتمام متزايد في البحث عن تقييم حاله المجاري الخرسانية وكذلك في السنوات الاخيره23،24،25،26،27،28،29،30،31. والي جانب هذا العمل ، وجدت تقنيه الاستشعار PEC استخدام في تقييم حاله المجاري المقوية بالصلب وكذلك32. ويمكن ان تكون بروتوكولات التحليل الخاصة باشاره PEC ، مثل تلك التي قدمت في هذا العمل ، مفيده لتحليل الكميات الهائلة من بيانات PEC المنتجة نتيجة لهذا العمل المتعلق بتقييم الحالة.

يمكن سرد الخطوات الهامه للأسلوب علي النحو التالي: (1) ترتيب إشارات PEC الخام [V (t)] كجدول ؛ (2) تحميل الإشارات الخام إلى واجهه البرنامج ؛ (3) التامر الإشارات في مقياس لوغاريتمي وتصور (اي ، التامر إشارات في ln [V (t)] النموذج) ؛ (4) الفحص البصري للإشارات المرسومة وتحديد النطاق الخطي المناسب ؛ (5) أداء ميزه استخراج ؛ (6) أداء كمي السماكة النسبية ؛ و (7) حفظ النتائج. يوفر القسم 3 إرشادات مفصله خطوه بخطوه لتنفيذ المهام المذكورة أعلاه.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدي المؤلفين اي تضارب في المصالح للكشف عنه. ويود المؤلفون ان يوصوا باعمال2،6،7،8،9،10،11 كماده قراءه اضافيه.

Acknowledgments

ويود أصحاب البلاغ ان ينووا بالمساهمات التي قدمها كل من مايكل بيهنس وداميث أبييواردانا في تصميم وتنفيذ عده مكونات لأجهزه الاستشعار. ومن المسلم به أيضا ان ادوار الاشراف علي البحوث التي تضطلع بها الن اليبيفيتش ، وتيريزا فيدال-كاليجا ، وجيمي ديسساناكي ، وساراث كوداجودا ، فضلا عن مساهمات جميع الأشخاص والمنظمات الذين مولوا مشروع الأنابيب الحرجة وشاركوا فيه. .

Materials

Name Company Catalog Number Comments
A Detector Coil-based PEC Sensing System. N/A The representative results in this work were generated using the PEC system developed by University of Technology Sydney (UTS), Australia and published in works 6,8. This system may be accessible to readers via collaborating with UTS.
A suitable conductive ferromagnetic material of varying thickness. N/A The representative results in this work were generated by acquiring PEC measurements on grey cast iron test pieces extracted from a pipe test-bed located in Sydney Australia, whose location and vintage details are available in references 9-11. The pipe test-bed as well as the extracted calibration samples may be accessible to readers via collaborating with UTS.
A computation platform for PEC signal processing MathWorks, Natick, MA, USA. A computation platform in which the PEC signal processing algorithm can be coded and executed is required. In this publication, PEC signal processing was done using a software executable named "PEC_Signal_Processor", produced using MATLAB R2017b, Publisher: MathWorks, Natick, MA, USA.
An application that can produce a table containing raw PEC signals (e.g., Microsoft Office Excel). Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, Washington, USA. Microsoft Office Excel (Office 16) was used for the work of this publication.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. García-Martín, J., Gómez-Gil, J., Vázquez-Sánchez, E. Non-destructive techniques based on eddy current testing. Sensors. 11 (3), 2525-2565 (2011).
  2. Huang, C., Wu, X., Xu, Z., Kang, Y. Ferromagnetic material pulsed eddy current testing signal modeling by equivalent multiple-coil-coupling approach. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 44 (2), 163-168 (2011).
  3. Xu, Z., Wu, X., Li, J., Kang, Y. Assessment of wall thinning in insulated ferromagnetic pipes using the time-to-peak of differential pulsed eddy-current testing signals. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 51, 24-29 (2012).
  4. Huang, C., Wu, X. An improved ferromagnetic material pulsed eddy current testing signal processing method based on numerical cumulative integration. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 69, 35-39 (2015).
  5. Chen, X., Lei, Y. Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 75, 33-38 (2015).
  6. Ulapane, N., Alempijevic, A., Valls Miro, J., Vidal-Calleja, T. Non-destructive evaluation of ferromagnetic material thickness using Pulsed Eddy Current sensor detector coil voltage decay rate. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 100, 108-114 (2018).
  7. Ulapane, N., Nguyen, L., Valls Miro, J., Dissanayake, G. A Solution to the Inverse Pulsed Eddy Current Problem Enabling 3D Profiling. IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. , (2018).
  8. Ulapane, N., Alempijevic, A., Vidal Calleja, T., Valls Miro, J. Pulsed Eddy Current Sensing for Critical Pipe Condition Assessment. Sensors. 17 (10), 2208 (2017).
  9. Valls Miro, J., et al. A live test-bed for the advancement of condition assessment and failure prediction research on critical pipes. Proceedings of the Leading-Edge Strategic Asset Management Conference (LESAM13). , (2013).
  10. Valls Miro, J., Ulapane, N., Shi, L., Hunt, D., Behrens, M. Robotic pipeline wall thickness evaluation for dense nondestructive testing inspection. Journal of Field Robotics. 35 (8), 1293-1310 (2018).
  11. Valls Miro, J., Hunt, D., Ulapane, N., Behrens, M. Towards Automatic Robotic NDT Dense Mapping for Pipeline Integrity Inspection. Field and Service Robotics. , Springer. Cham. 319-333 (2018).
  12. Chen, X., Lei, Y. Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 75, 33-38 (2015).
  13. Desjardins, D., Krause, T. W., Clapham, L. Transient eddy current method for the characterization of magnetic permeability and conductivity. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 80, 65-70 (2016).
  14. Chen, X., Lei, Y. Excitation current waveform for eddy current testing on the thickness of ferromagnetic plates. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 66, 28-33 (2014).
  15. Ulapane, N., Nguyen, L., Valls Miro, J., Alempijevic, A., Dissanayake, G. Designing a pulsed eddy current sensing set-up for cast iron thickness assessment. 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). , 901-906 (2017).
  16. Sophian, A., Tian, G., Fan, M. Pulsed eddy current non-destructive testing and evaluation: A review. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 30 (3), 500 (2017).
  17. Sophian, A., Tian, G. Y., Taylor, D., Rudlin, J. Design of a pulsed eddy current sensor for detection of defects in aircraft lap-joints. Sensors and Actuators A: Physical. 101 (1-2), 92-98 (2002).
  18. Li, P., et al. System identification-based frequency domain feature extraction for defect detection and characterization. Non-Destructive Testing and Evaluation International. 98, 70-79 (2018).
  19. Ulapane, N., Nguyen, L. Review of Pulsed-Eddy-Current Signal Feature-Extraction Methods for Conductive Ferromagnetic Material-Thickness Quantification. Electronics. 8 (5), 470 (2019).
  20. Nguyen, L., Valls Miro, J., Shi, L., Vidal-Calleja, T. Gaussian Mixture Marginal Distributions for Modelling Remaining Pipe Wall Thickness of Critical Water Mains in Non-Destructive Evaluation. arXiv. , 01184 (2019).
  21. Ulapane, N., et al. Gaussian process for interpreting pulsed eddy current signals for ferromagnetic pipe profiling. 2014 9th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. , IEEE. 1762-1767 (2014).
  22. Ulapane, A. M. N. N. B. Nondestructive evaluation of ferromagnetic critical water pipes using pulsed eddy current testing (Doctoral dissertation). , University of Technology Sydney. (2016).
  23. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Alvarez, J. K. An instrumentation system for smart monitoring of surface temperature. 2016 14thInternational Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV). , IEEE. 1-6 (2016).
  24. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Van Nguyen, L. Predictive analytics for detecting sensor failure using autoregressive integrated moving average model. 2017 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). , IEEE. 1926-1931 (2017).
  25. Thiyagarajan, K. Robust sensor technologies combined with smart predictive analytics for hostile sewer infrastructures (Doctoral dissertation). , University of Technology Sydney. (2018).
  26. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Van Nguyen, L., Ranasinghe, R. Sensor failure detection and faulty data accommodation approach for instrumented wastewater infrastructures. IEEE Access. 6 (56), 562-574 (2018).
  27. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Ranasinghe, R., Vitanage, D., Iori, G. Robust sensing suite for measuring temporal dynamics of surface temperature in sewers. Scientific Reports. 8, 16020 (2018).
  28. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Van Nguyen, L., Wickramanayake, S. Gaussian Markov random fields for localizing reinforcing bars in concrete infrastructure. 35th International Symposium on Automation and Robotics in Construction. , IAARC. 1052-1058 (2018).
  29. Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Ulapane, N. Data-driven machine learning approach for predicting volumetric moisture content of concrete using resistance sensor measurements. 2016 IEEE 11th Conference on Industrial Electronics and Applications. , 1288-1293 (2016).
  30. Giovanangelia, N., et al. Design and Development of Drill-Resistance Sensor Technology for Accurately Measuring Microbiologically Corroded Concrete Depths. 36th International Symposium on Automation and Robotics in Construction. , (2019).
  31. Wickramanayake, S., Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Piyathilaka, L. Frequency Sweep Based Sensing Technology for Non-destructive Electrical Resistivity Measurement of Concrete. 36th International Symposium on Automation and Robotics in Construction. (771), (2019).
  32. Ulapane, N., Wickramanayake, S., Kodagoda, S. Pulsed Eddy Current Sensing for Condition Assessment of Reinforced Concrete. 14th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. , (2020).

Tags

الهندسة ، العدد 155 ، الكاشف لفائف ، المغناطيسية ، NDE ، الاختبارات التدميرية ، نبض الدوامة الحالية ، الاستشعار ، معالجه الإشارات ، الكمية السماكة
التحديد الكمي للسمك النسبي للمواد المغناطيسية الموصلة باستخدام جهاز الكشف القائم علي لفائف نبض الدوامة مجسات الحالية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ulapane, N., Thiyagarajan, K., Hunt, … More

Ulapane, N., Thiyagarajan, K., Hunt, D., Valls Miro, J. Quantifying the Relative Thickness of Conductive Ferromagnetic Materials Using Detector Coil-Based Pulsed Eddy Current Sensors. J. Vis. Exp. (155), e59618, doi:10.3791/59618 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter