复杂簇状裂纹旋转均匀电流场检测机理及其三维轮廓重构研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903191
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Cracks usually occur as a complex colony in pipeline. Cracks in colony may be adjacent or crossed. There are interaction and superposition among crack magnetic signals. The superposition forms a shield to adjacent cracks leading missing detection and quantification error. This influences the accurate evaluation of pipeline residual strength. Up to now, complex crack colony could hardly be sized accurately; moreover, describing method is still simple value. In this project, the detection principle and the 3D profile reconstruction technical system of complex crack colony using rotating uniform eddy current technique are studied to achieve accurate and overall quantification. The distribution and interaction forward model of disturbed electromagnetic field is established. The decomposing algorithm for disturbed magnetic signal of complex crack colony is proposed. Then, the 3D profile reconstruction algorithm of complex crack colony is proposed. The probe and the experimental device of rotating uniform eddy current are developed; furthermore, sensitivity, functionality and algorithm accuracy are tested for later engineering application. Through the study of this project, the bottleneck of complex crack colony accurate quantification is expected to be broken through. The theoretical lack of complex crack colony detection through rotating uniform eddy current technique will be made up. A novel method will be provided to achieve the 3D profile reconstruction of complex crack colony and prevent unexpected accidents pipeline.
管道裂纹常以相邻较近、甚至交叉的复杂簇状裂纹形式出现。复杂簇状裂纹磁场信号存在相互作用和叠加,容易形成保护壁垒,导致漏检或裂纹尺寸量化误差,影响管道剩余强度的准确估计,引发突发性事故。目前,尚未能精确地反演复杂簇状裂纹三维尺寸信息,检测结果仍以简单的数值表征。本课题拟开展复杂簇状裂纹旋转均匀电流场检测机理及其三维轮廓重构技术体系研究,实现复杂簇状裂纹尺寸精确和全面反演。建立复杂簇状裂纹扰动电磁场分布和相互作用“正问题”规律,形成复杂簇状裂纹扰动磁场信号分解“逆过程”方法,提出复杂簇状裂纹三维轮廓重构算法。开发配套检测探头和实验系统,并对系统灵敏度、功能性和算法精度等进行实验验证和测试,为工程应用和成果转化奠定基础。本课题有望突破复杂簇状裂纹精确量化瓶颈,弥补复杂簇状裂纹旋转均匀电流场检测理论的不足,为复杂簇状裂纹的全面三维可视化检测提供一项行之有效的途径,有效预防管道突发事故发生。

结项摘要

结构物中所产生的自然裂纹往往以多条、簇状和交叉等复杂形式存在。采用涡流技术对复杂裂纹进行检测时,复杂裂纹内的各个裂纹的扰动电流产生的磁场将在空间中发生叠加,导致传统方法无法实现复杂裂纹尺寸的准确量化。为实现复杂裂纹的可靠评估,本项目采用旋转均匀电流场检测技术开展复杂裂纹三维轮廓重构研究。项目构建了复杂裂纹检测机理,提出了旋转电磁场信号转化和分解算法。采用有限元方法,提出了旋转均匀电流场简化数值模型,并对模型适用性开展了实验验证。优化旋转电磁场探头结构和激励参数,建立了旋转均匀电流场检测系统和复杂裂纹检测实验台。提出基于电流偶极子的复杂裂纹表面轮廓重构算法和基于有限元迭代法的深度反演算法,最终得到复杂裂纹的三维轮廓,实现复杂裂纹的可视化,最终裂纹反演精度达到82%以上。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Investigation of Rotating Eddy Current Testing Simulation Using Simplified Model
使用简化模型的旋转涡流检测仿真研究
  • DOI:
    10.1142/s1756973721420026
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Journal of Multiscale Modelling
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Chenkai Yang;Jiuhao Ge;Baowang Hu
  • 通讯作者:
    Baowang Hu
Investigation of the approximate decomposition of alternating current field measurement signals from crack colonies
裂纹群交流场测量信号近似分解的研究
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2021.107878
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Jiuhao Ge;Baowang Hu;Chenkai Yang
  • 通讯作者:
    Chenkai Yang
Frequency component mixing of pulsed or multi-frequency eddy current testing for nonferromagnetic plate thickness measurement using a multi-gene genetic programming algorithm
使用多基因遗传编程算法测量非铁磁板厚度的脉冲或多频涡流测试的频率分量混合
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2021.102423
  • 发表时间:
    2021-02-26
  • 期刊:
    NDT & E INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Ge, Jiuhao;Yusa, Noritaka;Fan, Mengbao
  • 通讯作者:
    Fan, Mengbao
Defect classification based on wavelet packet energy through pulsed alternating current field measurement technique
脉冲交流场测量技术基于小波包能量的缺陷分类
  • DOI:
    10.1049/el.2020.1574
  • 发表时间:
    2020-09-17
  • 期刊:
    ELECTRONICS LETTERS
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Ge, Jiuhao;Yang, Chenkai;Shi, Yongsheng
  • 通讯作者:
    Shi, Yongsheng
Surface profile reconstruction of complex cracks using the signals of rotating eddy current testing through the eddy current imaging method
通过涡流成像方法利用旋转涡流检测信号重建复杂裂纹的表面轮廓
  • DOI:
    10.1109/tie.2022.3206746
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Jiuhao Ge;Baowang Hu;Chenkai Yang;Fanwei Yu;Noritaka Yusa
  • 通讯作者:
    Noritaka Yusa

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其他文献

基于GA-BP神经网络的ACFM实时高精度裂纹反演算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;袁新安;曲萌;陈国明;葛玖浩;孔庆晓;张雨田;吴衍运
  • 通讯作者:
    吴衍运
基于ACFM技术的阵列TMR探头及裂纹检测系统开发
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    无损检测
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴衍运;李伟;葛玖浩;袁新安
  • 通讯作者:
    袁新安
脉冲扰动电磁场检测非表面缺陷埋深的识别算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    无损检测
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔庆晓;李伟;葛玖浩;张传荣;刘健
  • 通讯作者:
    刘健
基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列检测探头设计与试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;袁新安;陈国明;葛玖浩;贾廷亮;姜永胜
  • 通讯作者:
    姜永胜
Comparison study on ECT SNR improvement using AC and DC magnetization
交流和直流磁化改善 ECT 信噪比的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛玖浩;遊佐訓孝;福岡克弘
  • 通讯作者:
    福岡克弘

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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