基于Flash軟件對渦流檢測原理模塊的研究與制作

畢業(yè)設計（論文）題目：基于Flash軟件對渦流檢測原理模塊的研究與制作學院：專業(yè)名稱：班級學號：學生姓名：指導教師：年月基于FLASH軟件對渦流檢測原理模塊的研究與制作學生姓名： 班級：指導老師：摘要：目前，以計算機技術為基礎的大學生物理仿真實驗已經(jīng)成為各大高校實驗教學的一個新亮點。仿真實驗是利用計算機軟件模擬現(xiàn)實世界而創(chuàng)建的一個可視化操作環(huán)境，在這種模擬現(xiàn)實的實驗室中，人們可以進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學成果。近年來，由于高校擴大招生規(guī)模，繁重的實驗與有限的實驗場地、器材已形成鮮明對比，實驗教學效果遠達不到預期。為了提高實驗教學效果，豐富教學內(nèi)容，本文提出“基于FLASH軟件對渦流檢測原理模塊的研究與制作”。渦流檢測原理實驗研究與制作通過利用計算機軟件在虛擬環(huán)境里闡述渦流檢測的實驗原理。利用flash軟件強大的動畫編輯功能，制作渦流檢測實驗過程中涉及到的各類元器件，將實驗以圖形化技術真實的模擬出來，構建成一個完整的實驗。學習者可以通過觀看flash動畫，輕松的了解渦流檢測實驗的全部過程，從而達到提高教學效果的目的。由于渦流檢測實驗中涉及到大量的電路，為了使學習者更加深入的學習渦流檢測實驗，此次設計還利用multisim電路仿真軟件對渦流檢測實驗進行更深一步的拓展，幫助實驗教學，提高教學效率，優(yōu)化教學成果?；趂lash軟件對渦流檢測原理模塊的研究與制作的實驗項目有：渦流檢測原理、穿過式線圈中圓柱試件內(nèi)部磁場測量、電導率的測量、渦流探傷。關鍵詞：仿真實驗渦流檢測Flash動畫指導老師簽名：Studentname: Class:Supervisor:Abstract:Currently,Computertechnologyasthebasisofthestudentsphysicalsimulationexperimenthasbecomeanewbrightspotmajorcollegesanduniversitiesexperimentteaching.Simulationexperimentusingcomputersoftwaretosimulatetherealworldandcreateavisualoperatingenvironment,inthissimulationrealitylab,peoplecanmakevariousexperiments,tocoincidewiththerealtestTeachingAchievements.Inrecentyears,Collegestoexpandtheenrollmentscale,heavyexperimentswithlimitedexperimentalsite,andtheequipmenthasbeeninstarkcontrast,waswellshorttheexpectedeffectofexperimentteaching.Inordertoimprovetheeffectivenessofexperimentalteaching,andenrichteachingcontent,weproposetheviewof“TheprinciplesofEddyCurrentmodulesResearchandproductionbasedontheFLASHsoftware”.EddyCurrentresearchandproductionofprincipleexperimentbyusingcomputersoftwaredescribedexperimentalprincipleeddycurrentinavirtualenvironment.Touseoftheflashsoftwarepowerfulanimationeditingfeatures,toproductwariouscomponentsduringthecurrentexperiments,simulatedtheexperimentaltechniquetographically,toconstructacompleteexperiment.Learnerscanviewflashanimation,easytounderstandthewholeprocessofeddycurrentoftheexperiment,toachievethethepurposeofimprovingteachingeffectiveness.Duetoeddycurrentexperimentinvolvesalargenumberofcircuits,andinordertomakelearnersmorein-depthstudyeddycurrentsdetectionexperiments,thedesignwillalsousesmultisimcircuitsimulationsoftwareforeddycurrentexperimentmakeadeeperdevelopment,Tohelpexperimentalteaching,improveteachingefficiency,andoptimizeteachingresults.Theprinciplesofeddycurrentmodulesresearchandproductionbasedontheflashsoftwareexperimentprojecthas:TheEddyCurrentprinciples,MeasuredthecylindricalspecimenstheinternalfieldThroughthecoil,ConductivityMeasurementandtheEddycurrenttesting.Keyword:simulationexperimentEddyCurrentTestingFlashanimationsSignatureofSupervisor:TOC\o"1-3"\f\h\u目錄144571、緒論 要參考資料：[1]任吉林，《無損檢測》2008年第04期.[2]無損檢測實驗/唐繼紅主編，-北京：機械工業(yè)出版社，2011.[3]任吉林,吳禮平,李林.渦流檢測[M].北京,國防工業(yè)出版社,1985:30-63.[4]李艷萍,Flash動畫設計基礎與應用[M]北京：人民郵電出版社，2009.[5]羅湘南，基于Flash的仿真實驗課件交互功能設計[J]中國科技信息，2006（13）[6].張曉玲，基于flash技術的大學物理仿真實驗的研究，碩士畢業(yè)論文.[7]陳小紅，虛擬實驗室的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，2010年第17期，200233.畢業(yè)設計文獻翻譯與原文題目：相控陣列對比相控陣列-波束掃描對比編碼數(shù)據(jù)采集學院：專業(yè)名稱：班級學號：學生姓名：指導教師：年月中文翻譯相控陣列對比相控陣列-波束掃描對比編碼數(shù)據(jù)采集J.馬克·戴維斯1與邁克爾·莫爾斯22加拿大奧林巴斯無損檢測，加拿大，安大略省，多倫多，電話：(416)831442網(wǎng)絡傳真：(905)248-3546，郵箱：Michael.moles@,網(wǎng)址:1J.馬克·戴維斯,戴維斯無損評價有限責任公司.,美國，亞拉巴馬州,伯明翰,電話:(205)733-0404，郵箱：mkdavis@,網(wǎng)址:摘要本文描述了手動和編碼相控陣列設備之間的不同。僅增加一個編碼器在技術上不難實現(xiàn)，那么軟件需求和優(yōu)化的性能變得更為重要。由于規(guī)范或技術限制，很多無損檢測應用領域無法用手動（或“波束掃描”）相控陣列裝置來完成。引言人們有充分的理由相信，相控陣列是現(xiàn)今無損檢測方向最熱門的技術之一。與傳統(tǒng)的超聲波技術相比，相控陣列技術擁有明顯的優(yōu)勢：?速度；對于焊縫，銹蝕和其他部件，線性（線路掃描）掃描可以大幅地提高掃描速度（并且因此減少開支）。?成像；S-掃描，E-掃描和其他2D及3D成像能提供更好和更容易判斷的缺陷評估。?靈活性；相控陣列可以對很多不同類型的部件所存在的多種多樣的缺陷進行多種掃描（1）。?數(shù)據(jù)存儲；完整的甚或部分的數(shù)據(jù)存儲和顯示能容許更好的缺陷判讀，外加可以用于存檔目的。?可重復性；盡管還未曾被第三方實驗證實過，但使用同樣的帶有相控陣列的設備和程序能比使用帶有手動超聲波的設備和程序提供更多的可重復性結果。然而，目前市場上可用的相控陣列設備遠不止一種。除了早已應用了數(shù)十年的一款體積龐大且不方便攜帶的裝置，仍有很多制造商生產(chǎn)便攜式設備。便攜式相控陣列設備本身可以劃分成兩類：手動的和編碼的，兩者的區(qū)別和性能很值得注意。本文描述了各種各樣的特征和性能，并且提到了一些可以使用手動和編碼設備的不同類型的應用領域。相控陣列技術在綜述里提及，因此本文不會再詳細描述。對物理成分，硬件，軟件和應用樣本的廣泛評估，參見（1）波束掃描相控陣列設備波束掃描設備，如手動設備，操作起來就像也能掃描波束的高檔單晶體設備一樣。這些設備使用手動握持陣列，與手動探測器使用方式一樣，例如，陣列在焊縫和部件上來回掃描，操作者通過屏幕觀察缺陷。主要的不同之處在于觀察者也可以看見S-掃描（參見圖1和圖3示例）或者E-掃描，這些掃描可以輔助缺陷分析?？傊?，盡管屏幕顯示可以存儲和報告，數(shù)據(jù)并不被采集。一些手動設備可以使用時基數(shù)據(jù)采集來收集掃描數(shù)據(jù)；然而，跟編碼數(shù)據(jù)相比這種數(shù)據(jù)本質(zhì)上是不可靠的，因為所測量的缺陷長度將會取決于操作者的掃描速度，且其長度無法校準。時基掃描，或者波束掃描，尤其不能被諸如美國工程師協(xié)會規(guī)范案例2235（2）之類的自動超聲波測試規(guī)范所接受。為什么購買波束掃描設備?以下是幾種可能的原因。如果這設備能每次展現(xiàn)多重A-掃描（如美國焊接協(xié)會D1:1檢查標準的45,60和70o-參見參考文獻3),那么潛在地,操作者可以掃描得更快.(當然,此設備標準必須符合美國工程師協(xié)會或者其他規(guī)范。)如上所提，在某些情況下2D成像可以提高缺陷評估和數(shù)據(jù)存儲水平。對于一些應用領域諸如氫致裂紋，一套波束掃描設備可能足夠了。而且花費也比較低。波束掃描設備實際上所不能做的就是儲存完整數(shù)據(jù)，同時地執(zhí)行多重功能和進行線性掃描。以下均會涉及到。很多不同的制造商都有波束掃描設備，圖1顯示的是一個典型的手動相控陣列設備。圖1：商用波束掃描（或手動）相控陣列設備：Olympus無損檢測全方位掃描M（“手動”相控陣列版）。注意其他制造商也生產(chǎn)波束掃描設備。編碼相控陣列設備編碼相控陣列設備能用編碼器收集和儲存掃描數(shù)據(jù)，并探測位置數(shù)據(jù)。雖然這聽上去沒什么大不了-畢竟，往電子設備上添加一個編碼器理論上并不難-真正的重點在于其軟件。編碼相控陣列設備可以收集完整的A-掃描波形數(shù)據(jù)，存儲和處理顯示，以提供“頂部，側邊，底部”視圖，并處理此數(shù)據(jù)。換句話說，編碼相控陣列設備是便攜式的，花費低的AUT（自動超聲波測試）系統(tǒng)，而波束掃描相控陣列設備是重要的單晶體設備。掃描的數(shù)據(jù)可以在線下數(shù)據(jù)分析中重復播放。編碼相控陣列設備為焊縫等部件提供主要的時間和成本優(yōu)勢。圖2a展示了傳統(tǒng)的光柵檢測過程，用探測器向著焊縫來回移動。另一方面，圖2b展示了利用“線性掃描”進行的焊縫檢測，例如，在列陣進行光柵掃描時用單程平行掃描焊縫進行檢測。波束掃描相控陣列設備進行光柵掃描（圖2a），而編碼相控陣列設備也能進行線性掃描（圖2b）。圖2a（左），常規(guī)光柵掃描。圖2b(右)線性掃描。線性掃描在速度方面提供了重要優(yōu)勢，或許比單晶體檢測速度高達5至10倍。除了采集和顯示所有的缺陷，一些編碼相控陣列設備能同時進行多方位掃描，例如，它們能在一個單程掃描中完成編碼要求，此過程需要陣列在焊縫任意一側進行（參見圖3).更先進的設備還能夠進行諸如衍射時差法超聲檢測之類的額外掃描。圖3：來自編碼掃描全方位掃描MX的多組屏幕顯示.注意其他制造商也生產(chǎn)編碼便攜式相控陣列設備。自然，帶有編碼器性能，數(shù)據(jù)存儲，顯示器（影像）再現(xiàn)，更多頻道和某些信號處理功能，這樣的編碼相控陣列設備相對于波束掃描相控陣列設備更昂貴。編碼相控陣列設備使用者需要更多培訓。然而，對于正確合適的應用領域來說，編碼數(shù)據(jù)收集是一個更好更有效的解決方案，而且在大多數(shù)情況下也是唯一的相控陣列解決方案（參加以下樣本應用）。圖3列舉了一個編碼相控陣列設備的案例。相控陣列規(guī)范兼容性盡管相控陣列技術還很新穎，但巨大的市場需求要求相控陣列能與各種各樣的規(guī)范兼容。幸運的是，大多數(shù)主流美國規(guī)范諸如美國工程師協(xié)會（4）和美國焊接協(xié)會(3)本身就將相控陣列看做一門技術，但是需要證明被提及的此技術和程序符合規(guī)范。此證明可以通過多種途徑進行，例如，美國工程師協(xié)會第五章第十四條款(5),或者通過美國工程師協(xié)會規(guī)范案例2235(2).檢查編碼數(shù)據(jù)是否符合美國工程師協(xié)會規(guī)范案例2235要求是非常重要的。當前，可以說美國工程師協(xié)會是編纂相控陣列技術規(guī)范的領頭羊。規(guī)范案例2541早已付梓(6),其他規(guī)范還在編纂中。相控陣列一個值得注意的特征就是即將到來的校準要求。美國工程師協(xié)會把S-掃描和E掃描解釋為多重波形，每一種都需要校準符合規(guī)范。美國工程師協(xié)會關于創(chuàng)建相控陣列的新標準慣例采取了同樣的方法：要求全角度校準增益(ACG)和時間校準增益(TCG)。樣本應用波束掃描相控陣列設備對需要手動操作和成像的應用領域大有裨益，典型的是一些工作狀態(tài)中的應用。這里，要求的裂縫尺寸或者缺陷表征，和應力腐蝕裂紋或者氫致裂紋一樣。很明顯，好的數(shù)據(jù)分析性能和一些成像存儲是有益處的，但大多數(shù)波束掃描設備能滿足這些最小要求。其他應用領域諸如螺栓可以用波束掃描設備進行檢測，但用機械化和編碼掃描能更好的檢測。如果設備能被準確地校準，焊縫的檢測可以使用波束掃描，但不如編碼掃描速度快，而且數(shù)據(jù)也不能存儲。航空航天應用領域的檢測視具體情況而定。編碼相控陣列設備對任何需要重復和存儲數(shù)據(jù)的檢測來說都是很有益處的。這包括了代碼類型焊縫檢測，制造，銹蝕測繪，高速檢測，遠程應用和精準檢測(1)；基本上任何目前自動超聲波測試所記載的應用領域。波束掃描設備還是編碼相控陣列設備？答案取決于應用領域。對于一些有限的應用，波束掃描設備可能就足夠了，但是購買者需要確認此設備能滿足任何規(guī)范。對于更先進的應用，更好的靈活性要求，很明顯編碼相控陣列設備是很好的選擇。一個可行的方案就是購置一臺能升級的設備，因此操作者可以根據(jù)需要從波束掃描升級到編碼掃描，或者新手操作者想提升自己的發(fā)展水平。參考文獻1.R/D科技，《相控陣列超聲波科技應用簡介-R/D科技參考》，出版公司R/D科技責任有限公司，2004.美國工程師協(xié)會鍋爐和壓力容器規(guī)范，規(guī)范案例2235-9,2005年10月11日,《應用超聲波檢測代替放射線照相術》。3.美國焊接協(xié)會，AWSD1.1，結構焊接規(guī)范，2006.4.美國工程師協(xié)會第五章第四款，美國工程師協(xié)會鍋爐和壓力容器規(guī)范，2001,2003修訂版，美國工程師協(xié)會，紐約。5.R.G.Ginzel,E.A.Ginzel,J.MarkDavis,S.LabbéandM.D.C.Moles，《美國工程師協(xié)會第五章便攜式相控陣列合格證書》，2006年美國工程師協(xié)會壓力容器和管道大會會議記錄，7月23-27日，2006年；加拿大，哥倫比亞省，溫哥華，PVP2006-ICPVT11-93566。6.美國工程師協(xié)會鍋爐和壓力容器規(guī)范，規(guī)范案例2541,2006年1月19日，《第五章使用手動相控陣列檢測》。7.美國工程師協(xié)會，《評價相控陣列超聲波檢測儀器和系統(tǒng)性能特征》標準參考，E-2491-06，美國測試和材料協(xié)會，2006年6月。翻譯原文PhasedArraysvs.PhasedArrays-BeamSweepingvs.EncodedDataCollectionJ.MarkDavis1andMichaelMoles22OlympusNDTCanada,Toronto,ON,Canada,Tel:(416)8314428,eFax:(905)248-3546,Email:Michael.moles@,Website:1J.MarkDavis,DavisNDE,Inc.,Birmingham,AL,USA,Tel:(205)733-0404,Email:mkdavis@,Website:AbstractThisarticledescribesthedifferencesbetweenmanualandencodedphasedarrayunits.Whilemerelyaddinganencodermaynotseemtechnicallydemanding,thesoftwarerequirementsandimprovedcapabilitiesaresignificant.ManyNDTapplicationscannotbeperformedbymanual(or“beamsweeping”)PAunitsduetocodeortechnicallimitations.IntroductionPhasedarraysareoneofthehottechnologiesinNDTatthistime,withgoodreason.Comparedwithconventionalultrasonics,phasedarraysoffersignificantadvantages:Speed;forwelds,corrosionandothercomponents,linear(orlinescanning)scanningcanincreasescanningspeed(andhencereducecosts)significantly.Imaging;S-scans,E-scansandother2Dand3Dimagingcangivemuchbetterandmoreinterpretabledefectassessments.Flexibility;phasedarrayscanperformawidevarietyofscans,forawidevarietyofdefectsonmanydifferenttypesofcomponents(1).Datastorage;fullorevenpartialdatastorageanddisplayallowsbetterdefectinterpretation,pluscanbeusedforarchivepurposes.Reproducibility;thoughnotdemonstratedyetbythirdpartytrials,usingthesameset-upandprocedurewithphasedarraysgivesmuchmorereproducibleresultsthanwithmanualultrasonics.However,thereismorethanonetypeofphasedarrayinstrumentavailableonthemarket.Besidesthelarge,non-portableunitswhichhavebeenavailableforadecade,thereareportableunitsavailablefromseveralmanufacturers.Theportableunitsthemselvescanbedividedintotwocategories:manualandencoded,andthedifferencesandcapabilitiesaresignificant.Thisarticledescribesthevariousfeaturesandcapabilities,plusmentionssomeofthedifferenttypesofapplicationsthatcanbeperformedwithmanualandencodedunits.Phasedarraysarequitewellreferencedintheliterature,sothispaperwillnotdescribethem.Forabroadassessmentofthephysics,hardware,softwareandsampleapplications,see(1).Thebeamsweepingunits,i.e.themanualunits,operatelikeupscalemonocrystalunitsthatcanalsosweepthebeam.Theseunitsuseamanually-heldarrayinmuchthesamemannerasamanualprobe,i.e.thearrayisrasteredtowardandawayfromtheweldorcomponent,andtheoperatorwatchesthescreenfordefects.ThemaindifferenceisthattheoperatoralsoseesanS-scan(seeFigures1and3forexamples)orE-scan,whichcanassistindefectanalysis.Ingeneral,dataisnotcollected,thoughscreendisplayscanbesavedandreported.Insomemanualunits,itispossibletocollectscansusingtime-baseddatacollection;however,thisdataisinherentlyunreliablecomparedwithencodeddatasincethemeasureddefectlengthwilldependontheoperator’sscanningspeed,andthelengthsarenotcalibrated.Time-basedscanning,orbeamsweeping,isspecificallynotacceptableforAUTcodessuchasASMECodeCase2235(2).Whybuyabeamsweepingunit?Thereareseveralpossiblereasons.IftheunitcandisplaymultipleA-scansatonetime(e.g.45,60and70°forAWSD1:1inspections–seeref3),thenpotentiallytheoperatorcanscanfaster.(Ofcourse,theunitmustbecalibratedtothemeettheASMEorotherCode.)Asmentionedabove,undersomecircumstances2Dimagescanimprovedefectassessmentanddatastorage.Forsomeapplications,e.g.HydrogenInducedCracking,abeamsweepingunitmaybeadequate.Andthecostislower.Whatbeamsweepingunitscannotrealisticallydoisstorefulldata,performmultiplefunctionssimultaneously,andperformlinearscanning.Thesearecoveredbelow.Beamsweepingunitsareavailablefromvariousmanufacturers,andFigure1showsatypicalmanualPAunit.Figure1:Commercialbeamsweeping(ormanual)PAunit:OlympusNDT’sOmniScanM(the“manual”PAversion).Notethatothermanufacturersalsoproducebeamsweepingunits.EncodedPAUnitsEncodedphasedarrayunitshavethecapabilityofusinganencoderforcollectingandstoringscandataandprobepositiondata.Whilethismaynotsoundlikeabigdifference–afterall,addinganencodertoanelectronicunitistheoreticallynotabigdeal–therealstoryisinthesoftware.EncodedPAunitscancollectfullA-scanwaveformdata,storeandmanipulatedisplaystogive“top,side,end”viewsandprocessthisdata.Inotherwords,encodedPAunitsareaportable,lowcostAUT(AutomatedUltrasonicTesting)system,whereasbeamsweepingPAunitsareglorifiedmonocrystalunits.Scanneddatacanbereplayedforofflinedataanalysis.EncodedPAunitsoffermajortimeandcostadvantagesforcomponentslikewelds.Figure2ashowsthetraditionalrasterinspectionprocess,withtheprobebeingmovedbackandforthtowardstheweld.Figure2b,ontheotherhand,showsweldinspectionsusing“l(fā)inearscanning”,i.e.inspectingusingasinglepassparalleltotheweldwhilethearrayperformstherastering.BeamsweepingPAunitsperformrasterscanning(Figure2a),whileencodedPAunitscanperformlinearscanning(Figure2b)aswell.Figure2a(left),conventionalrasterscanning.Figure2b(right)linearscanning.Linearscanningofferssignificantadvantagesinspeed,maybeuptoafactoroffiveortentimesovermonocrystalinspections.Besidescollectinganddisplayingallthedefects,someencodedPAunitscanperformmultiplescanssimultaneously,i.e.theycanfulfillthecoderequirementsinasinglepass,witharraysoneithersideoftheweld(seeFigure3).ThemoreadvancedunitscanalsoperformadditionalscanslikeTOFD.Figure3:MultigroupscreendisplayfromOmniScanMXforencodedscanning.Notethatothermanufacturersalsoproduceencodedportablephasedarrayunits.Naturally,withencodercapability,datastorage,displayreconstruction,morechannelsandsomesignalprocessing,theencodedPAunitsaremoreexpensivethanthebeamsweepingPAunits.Theyalsorequiremoretraining.However,forthecorrectapplications,encodeddatacollectionisamuchbetter,morecost-effectivesolution,andinmanycasesistheonlyPAsolution(seeSampleApplicationsbelow).Figure3showsanexampleofanencodedPAunit.PACodeCompatibilityThoughphasedarraysarenew,thereisabigpushfromthemarketplacetogetphasedarraysacceptedbythevariouscodes.Fortunately,mostofthemajorUScodeslikeASME(4)andAWS(3)inherentlyacceptphasedarraysasatechnology,butrequiredemonstrationthattheproposedtechniqueandprocedurefulfillthecode.Thiscanbeperformedthroughvariousroutes,e.g.ASMESectionVArticle14(5),orthroughASMECodeCase2235(2).Itisimportanttocheckifencodeddataisrequired,aswithASMECC2235.Atthistime,ASMEisarguablytheleaderincodifyingphasedarrays.CodeCase2541isalreadyinprint(6),andothercodecasesareinprogress.Onenotablefeatureforphasedarraysaretheupcomingcalibrationrequirements.ASMEhasinterpretedanS-scanoranE-scanasmultiplewaveforms,eachofwhichmustbecalibratedtoCode.ThenewASTMstandardpracticeforsettingupphasedarrays(7)hastakenthesameapproach:fullAngleCorrectedGain(ACG)andTimeCorrectedGain(TCG)arerequired.SampleApplicationsBeamsweepingPAunitsaregoodforapplicationswhichrequiremanualmanipulationandimaging,typicallysomein-serviceapplications.Here,cracksizingordefectcharacterizationisrequired,aswithstresscorrosioncrackingorHydrogenInducedCracking.Obviously,gooddataanalysiscapabilityandsomeimagestoragearebeneficial,butmostbeamsweepingunitscanfulfilltheseminimalrequirements.Otherapplications,likebolts,canbeperformedbybeamsweepingunits,butthesearebestperformedusingmechanizedandencodedscanning.Weldscanbeinspectedusingbeamsweeping,providedtheunitcanbecorrectlycalibrated,butwillnotbeasfastasencodedscanning,norwillthedatabestored.Aerospaceapplicationswilldependonthespecifics.EncodedPAunitswillbebeneficialforanyinspectionthatrequiresreproducible,storeddata.Thisincludescode-typeweldinspections,manufacturing,corrosi