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涡流检测中缺陷形状可视化的一种新算

   日期:2013-01-24    

涡流检测是导电材料无损检测的一种非常重要的方法,当载有低频交流电的检测线圈靠近导电试件表面时,可以检测到由于缺陷或裂纹的出现而导致的试件导电性能的改变。本文运用了区域导数方法,构造了一个用远场散射波重构涡流检测缺陷形状的新算法。

1 原理分析及算法

其中:μ为磁导率,ε为介电常数,σ为电导率。

对于时谐场:e-iωt,当频率ω>0时,方程进一步简化为Helmholtz方程

我们的问题是:用散射波的远场模式重构缺陷的几何形状。假设入射波是时谐的电磁平面波条件现在我们引入远场算子F:X→C(XN-1),对于任意Γ∈X,Ωe内相应与散射问题式

(3)的解的远场模式μ∞: Γ上F的一个导数定义如下:对于任意的实向量场a∈C2(Γ;RN),我们用集合表示为 Γa, 下面,我们给出Γ上a方向F的区域导数

为简化讨论起见,我们假设Ω,已知远场模式μ∞∈L2(S1)、入射波方向μi及波数K>0,反演区域Ω的形状,使其散射波具有远场模式μ∞。给出Γ边界在极坐标下参数化形式

因为方程是病态的、非线性的,我们用Tikhonov′s正则化方法求解,就是求极小化问题

我们利用积分方程方法计算解μ0,并且用Nystro方法求解这个边界积分方程[5]

2 数值实验

我们利用上述算法给出算例。图1中实线表示原物形,虚线表示相应的重构。

图1说明当波数k=1,结果是非常好的。他证明了该算法是可行的、正确的。但随着波数k=1的增大,结果不理想,算法仍需进一步改进。

参考文献

[1] 王仲生.无损检测诊断现场实用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

[2] 全泽松.电磁场与电磁波[M].成都:四川科学技术出版社,1992.

[3] David Colton,Rainer Kress.Inverse acousticandElectromagnetic scattering Theory[M].Springer,1998.

[4] Kirsch A.The domain derivative and twoapplications in inverse scattering theory[J].Inverse Problems,1993(9):81-96.

[5] Kress R.Linear integralequations[M].Springer,1989.

 
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