Численные модели в интроскопии

Математическое моделирование в
решении задачи проектирования
системы обнаружения и классификации
дефектов теплообменных труб
парогенераторов по результатам
вихретокового контроля

Ключевые проблемы контроля теплообменных труб

Ключевые этапы разработки
Создание математической модели контроля труб с учетом
реальных электрофизических свойств элементов конструкции
Настройка математической модели по результатам контроля
тест-образцов труб
Исследования
влияния
на
сигнал
мешающих
факторов
(дистанцирующих решеток, отложений)
Формирование банка сигналов от широкого спектра дефектов
(искусственных, модельных)
Разработка алгоритмов предварительной обработки сигналов
(вейвлет-фильтрации)
Формирование оптимального набора признаков для обнаружения и
оценки размеров дефектов
Разработка автоматизированного классификатора дефектов в
трубах и его настройка

Модель ВТ контроля на открытом участке трубы

Модель ВТ контроля трубы с магнетитными отложениями

Модель ВТ контроля трубы с коррозионными отложениями

Модель ВТ контроля трубы с дистанцирующей решеткой

Формирование базы сигналов от широкого спектра дефектов

Геометрические размеры
модельных дефектов трубы
(внешние и внутренние)
Глубина
дефектов,
мм

Длина в
азимутальном
направлении,?

Длина в
осевом
направлении,
мм

0.15, 0.3,
0.45, 0.6,
0.75, 0.9,
1.05, 1.2,
1.35, 1.5

1, 2, 3, 5, 7, 10,
14, 27, 45, 90,
107, 143, 80,
270, 360

0.1, 0.2, 0.3,
0.4, 0.5, 0.7, 1,
1.5, 2, 2.5, 3, 4,
5, 7, 10, 15, 20

f1=30кГц, f2=60кГц, f3=130кГц, f4=280кГц

Сравнение эффективной расчетной схемы со стандартной

Сопоставление расчетных сигналов с экспериментом

Сопоставление расчетных сигналов с экспериментом

Исследование влияния основных параметров дефектов

Исследование влияния отложений в трещине на сигнал

Фазовые калибровочные характеристики ВТ сигналов

Амплитудные калибровочные характеристики ВТ сигналов

Просмотр базы модельных вихретоковых сигналов

Просмотр базы экспериментальных вихретоковых сигналов

Общая схема программы-анализатора ВТ сигналов
1

Начало работы программы
2

Загрузка исходных
данных
3

Калибровка и фильтрация
4

Выделение подозрительных
областей
5

Сохранение подозрительных
фрагментов на диск
6

Расчет признаков
7

Определение параметров

8

Формирование отчета
9

Сохранение отчета
10

Конец

Формирование набора диагностических признаков сигналов
Геометрические признаки
Статистические моменты

Дескрипторы Фурье

Набор признаков, характеризующих ВТ сигналы
Наименование признака

Обозначение

1

Амплитуда вихретокового сигнала на частоте f

Am_f

2

Фаза вихретокового сигнала на частоте f

Phase_f

3

Размах годографа по действительной оси на частоте
f

P2Pre_f

4

Размах годографа по мнимой оси на частоте f

P2P_f

5

Площадь фигуры, описываемой годографом на
частоте f

Area_f

6

Энергия сигнала на частоте f

Energy_f

7,8

Расстояние между разнополярными экстремумами
для действительной и мнимой составляющей
сигнала на частоте f

DXre_f,
DXim_f

9,10,11

Ширина лепестка годографа по уровням 0.7, 0.5 и
0.3 на частоте f

Width03_f,
Width07_f

12-21

Статистические моменты распределения значений
мнимой и действительной составляющих сигнала
относительно нулевого уровня (2-го,3-го,4-го,5-го
порядка на частоте f)

M2re_f, M2im_f, M3re_f,
M3im_f, M4re_f, M4im_f,
M5re_f, M5im_f

22-29

Дескрипторы Фурье с 1 по 8-й описывающие форму
годографа на частоте f

DF1_f – DF8_f

№ п.п

Width05_f,

Блок-схема определения геометрических параметров дефекта
начало
Исходные данные – фрагменты
сигналов, соответствующие
дефектам сплошности
Расчет
диагностических
признаков
Классификация дефекта по
местоположению
На внешней поверхности (внешний) /на
внутренней поверхности (внутренний)

нет

Дефект расположен на
внешней поверхности ?

Оценка
геометрических
параметров
внутреннего дефекта

да

Оценка
геометрических
параметров внешнего
дефекта

Формирование отчета

конец

Нейросетевой классификатор дефектов труб
Определение глубины

Определение длины
Функция активации

f ( x) ?1?exp(1 ? x )
Обучение

Проверка

Всего

Внешние дефекты

150

43

193

Внутренние дефекты

80

29

109

Все дефекты

220

82

302

Настройка

Модель

Эксперимент

Всего

Внешние дефекты

153

40

193

Внутренние дефекты

94

15

109

Все дефекты

247

55

302

Тестирование

Погрешности определения параметров дефектов
Внешние дефекты
Глубина (%)

Осевая длина (мм)

Среднее

-0.171

Среднее

-0.017

СКО

4.283

СКО

0.963

MAX

13.193

MAX

2.419

Min

-15.633

Min

-5.004

Внутренние дефекты
Глубина (%)

Осевая длина (мм)

Среднее

-0.853

Среднее

-0.080

СКО

6.906

СКО

1.116

MAX

16.323

MAX

2.276

Min

-53.273

Min

-2.084

Распределение погрешности определения параметров
глубины внутреннего дефекта

длины внутреннего дефекта

500

1000

400

800

300

600

200

400

100

200

0

0

-0.175

-0.125

-0.075

-0.025

0.025

0.075

0.125

0.175

-2.5

-1.5

delta(h_int), мм

1400

600

1200

500

1000

400

800

300

600

200

400

100

200

0

0
-0.075

-0.025

0.025

delta(h_ext)

1.5

длины внешнего дефекта

700

-0.125

0.5

delta(Lz_int), мм

глубины внешнего дефекта

-0.175

-0.5

0.075

0.125

0.175

-2.5

-1.5

-0.5

0.5

delta(Lz_ext)

1.5

2.5

Результат анализа дефектов на «слепой» трубке
Глубина
%

мм

Длина
(мм)

Продольная трещина

86.0

1.290

8.41

rs_p001_i002.txt

Продольная трещина

84.2

1.263

8.75

3

rs_p001_i003.txt

Продольная трещина

84.5

1.267

5.00

4

rs_p001_i004.txt

Продольная трещина

83.9

1.259

10.54

5

rs_p001_i005.txt

Поперечная трещина

61.6

0.923

11.20

6

rs_p001_i006.txt

Продольная трещина

92.5

1.387

9.32

7

rs_p001_i007.txt

Коррозия точечная

78.1

1.172

11.82

8

rs_p001_i008.txt

Поперечная трещина

67.0

1.005

6.78

9

rs_p001_i009.txt

Поперечная трещина

100.0

1.500

0.00

10

rs_p002_i001.txt

Продольная трещина

80.0

1.200

11.83

11

rs_p002_i002.txt

Продольная трещина

76.3

1.145

15.24

12

rs_p002_i003.txt

Продольная трещина

72.5

1.088

11.14

13

rs_p002_i004.txt

Поперечная трещина

64.7

0.970

0.00

14

rs_p002_i005.txt

Продольная трещина

67.4

1.010

14.30

15

rs_p002_i006.txt

Поперечная трещина

51.3

0.770

0.00

16

rs_p002_i007.txt

Поперечная трещина

100.0

1.500

4.69



Дефект

Класс

1

rs_p001_i001.txt

2

Рабочая панель программы-классификатора дефектов

Рабочая панель программы-классификатора дефектов

Заключение
Разработана программа-классификатор, позволяющая разделять дефекты
по местоположению (внешний/внутренний) с погрешностью 4%,
определять глубину дефектов с погрешностью 8.5% - для внешних и с
погрешностью 13.8% для внутренних, определять осевую длину дефектов с
погрешностью 1.9 мм - для внешних и с погрешностью 2.5 мм для
внутренних
Погрешности оценки геометрических параметров внутренних дефектов в
целом выше, чем внешних
Присутствие коррозионных отложений существенно увеличивает
погрешность оценки глубины и длины дефекта в продольном направлении
Влияние дистанцирующей решетки особенно критично для определения
геометрических параметров внешних дефектов
Вывод: Оценка геометрических параметров дефектов затруднена без
эффективных алгоритмов отстройки от влияния дистанцирующей
решетки и коррозионных отложений


Случайные презентации

Файл
Лекция 2.ppt
307750.ppt
274605-12.ppt
294392.ppt.pptx
151516.ppt




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.