Відновлення приповерхневих радіальних профілів електрофізичних характеристик циліндричних об’єктів при вихрострумових вимірюваннях із наявністю апріорних даних. Формування вибірки для побудови сурогатної моделі
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2020.204226Ключові слова:
електрична провідність, магнітна проникність, приповерхневий профіль, вихрострумові вимірювання, відновлення, обернена електродинамічна задача, сурогатна модельАнотація
Показано перспективність розв’язку багатопараметрової оберненої задачі вихрострумових вимірювань щодо ідентифікації радіальних профілів електрофізичних характеристик циліндричних об’єктів контролю апроксимаційним методом, який передбачає використання апріорної інформації про випробування об’єктів шляхом математичного моделювання. Виконано постановку задачі, визначено основні етапи її ефективного розв’язку. Наведено універсальну математичну модель процесу вимірювань, створено комплекс програм її реалізації в середовищі Python 3. Розрахунками на тестових моделях для простих випадків, коли є відомими аналітичні розв’язки, доведено адекватність створеного програмного забезпечення. З використанням комплексу програм проведено серію чисельних експериментів, які показали можливість розрізнення різновидів профілів розподілу матеріальних характеристик об’єктів моделювання. Проведено підготовчий етап побудови апроксимаційної сурогатної моделі для випадку залежності вихідного сигналу вихрострумового перетворювача від електричної провідності та магнітної проникності при фіксованій частоті збудження, що полягає в створенні комп’ютерного плану експерименту на основі ЛПt-послідовностей Соболя та формуванні на базі “точної” електродинамічної моделі задачі навчальної вибірки. Вказано шляхи узагальнення на більш складні випадки розв’язку вимірювальних задач.Посилання
Dorofeev A.L. Vihrevye toki [Eddy currents]. Moscow, Energy Publ., 1977. 72 p. (in Russian).
Beda P.I., Sapunov V.M., Poljakov A.I., Putnikov Ju.G. Metodicheskie rekomendacii po primeneniju vihretokovyh izmeritelej jelektricheskoj provodimosti dlja kontrolja svojstv materialov detalej aviacionnoj tehniki [Guidelines for the use of eddy current conductivity meters to control the properties of materials of parts of aircraft]. 13th Research Institute of the Ministry of Defense of Russia. Lyubertsy, 1992, no. 6519. 108 p. Available at: https://ru.b-ok.cc/book/2995249/84367d
Lider A.M., Larionov V.V., Garanin G.V. Novye vozmozhnosti vihretokovogo metoda: issledovanie modifikacii svojstv navodorozhennyh metallov pod dejstviem ionizirujushhego izluchenija [New features of the eddy current method: investigation of modification of the properties of hydrogenated metals under the influence of ionizing radiation]. Bulletin of science of Siberia, 2012, no. 3(4), pp. 49–54. Available at: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/16056
Berezjuk B.M., Marіkuca U.B., Svіrіdova T.V. Rozvjazannja zadachі bagatoparametrichnogo kontrolju metalevih virobіv zmіnno-chastotnim metodom vihrovih strumіv [Solving the problem of multi-parameter control of metal products by the alternating-frequency method of eddy currents]. Bulletin of Lviv Polytechnic National University, 2006, no. 564, pp. 67–71. Available at: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/38791
Gorkunov B., Borisenko E., Shaiban Tamer, Shahin Issam. Electromagnetic transducer with spatially-periodical field structure for multi-parameter inspection systems. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: New solutions in modern technologies. Kharkiv, NTU KhPI, 2018, 26(1302), 1, pp. 80-85 (in Russian). doi: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2018.26.12
Gorkunov B.M., Lvov S.G., Borisenko E.A. Uncertainty estimation while proceeding multi-parameter eddy current testing. Information processing systems, 2018, no. 4, pp. 92–97. doi: https://doi.org/10.30748/soi.2018.155.12
Gorkunov B.M., Lvov S.G., Shiban T., Borisenko E.A. Jeksperimental'nye issledovanija vihretokovogo preobrazovatelja s prostranstvenno-periodicheskimi poljami [Experimental studies of eddy current converter with space-periodic fields]. Metrology and Instruments, 2018, no. 4(72), pp. 45–50 (in Russian). doi: https://doi.org/10.33955/2307-2180(4)2018.45-50
Gorkunov B.M., Tishhenko A.A. Metod superpozicii pri opredelenii glubiny uprochnennogo sloja vihretokovym metodom [Superposition method for determining the depth of the hardened layer by the eddy current method]. NTU “KhPI”: Sat. scientific tr. Subject. no.: Electric Power Engineering and Conversion Engineering. Kharkiv, NTUU KPI, 2011, no. 19, pp. 94–97. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/15716
Teterko A.Ja., Gutnyk V.I. Pobudova zvorotnoi' funkcii' peretvorennja pryladiv vyhrostrumovogo bagatoparametrovogo kontrolju [Construction of the inverse function of transformation of devices of eddy current multi-parameter control]. Physico-chemical mechanics of materials, 2011, vol. 47, no. 3, pp. 103–108. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/PHKhMM_2011_47_3_17
Teterko A.Ja., Gutnyk V.I. Koncepcija pobudovy aparatury bagatoparametrovogo vyhrostrumovogo kontrolju [Concept of construction of multivariable eddy current control equipment]. Information Selection and Processing: Interspace. Sat. of sciences. 2010, no. 33(109), pp. 9–14. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/16217
Teterko A.Ja., Gutnik V.I., Lucenko G.G., Teterko A.A. Metod mnogoparametrovyh vihretokovyh izmerenij tolshhiny, jelektroprovodnosti materiala i tolshhiny dijelektricheskogo pokrytija jelementov konstrukcij [The method of multi-parameter eddy current measurements of the thickness, electrical conductivity of the material and the thickness of the dielectric coating of structural members]. Technical diagnostics and non-destructive testing, 2014, no. 3, pp. 55–60. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/TDNK_2014_3_8
Ayad A., Benhamida F., Bendaoud A., Le Bihan Y., Bensetti M. Solution of Inverse Problems in Electromagnetic NDT Using Neural Networks. Przegląd Elektrotechniczny, 2011, vol. 87, no. 9a, pp. 330–333. Available at: http://pe.org.pl/articles/2011/9a/71.pdf
Burkhardt J. Determination of the conductivity and thickness of conductive layers on conductive base materials. Advances in Mechanical Engineering, 2019, vol. 11, no. 7, pp. 1–9. doi: https://doi.org/10.1177/1687814019854234
Chen X., Lei Y. Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method. NDT E Int., 2015, vol. 75, pp. 33–38. doi: https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2015.06.005
Lahrech A.C., Abdelhadi B., Feliachi M., Zaoui A., Naїdjate M. Electrical conductivity identification of a carbon fiber composite material plate using a rotating magnetic field and multi-coil eddy current sensor. Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2018, vol. 83, no. 2. Article Number 20901. doi: < href=https://doi.org/10.1051/epjap/2018170411> https://doi.org/10.1051/epjap/2018170411
Theodoulidis T. Impedance of a coil above a planar conductor with an arbitrary continuous conductivity depth profile. Int. J. Appl. Electromagn. Mech., 2019, vol. 59, no. 4, pp. 1179–1185. doi: < a href=https://doi.org/10.3233/JAE-171122> https://doi.org/10.3233/JAE-171122
Yin W., Peyton A.J. Determining the Step-change Conductivity Profile within Layered Metal Structures Using Inductance Spectroscopy. Instrumentation and Measurement Technology Conference. Sorrento, 2006, pp. 2127–2131. doi: https://doi.org/10.1109/IMTC.2006.328503
Batishhev V.I., Melentev V.S., Ivanov Ju.M. Approksimacionnye metody i sistemy promyshlennyh izmerenij, kontrolja, ispytanij, diagnostiki [Approximation methods and systems of industrial measurements, control, testing, diagnostics]. Moscow: Innovative Engineering, 2018. 460 p. (in Russian).
Synjavskyj A.T. Matematychni modeli dlja pidvyshhennja efektyvnosti ocinky parametriv neodnoridnyh seredovyshh za vidomym rozpodilom rozsijanogo elektromagnitnogo polja. Diss. dokt. tekhn. nauk [Mathematical models for increasing the efficiency of estimating the parameters of inhomogeneous media by the known distribution of the scattered electromagnetic field. Dr. tech. sci. diss.]. Lviv, Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine Publ., 2016. 436 p. (in Ukrainian).
Denisov P.A., Abraamjan A.L., Zhloba Ju.A., Lukjanova N.Ju., Malahova E.A., Shajhutdinov D.V. Reshenie obratnyh zadach identifikacii postojannyh magnitov: sostojanie voprosa [The solution of inverse problems of identification of permanent magnets: state of the issue]. Modern high technology, 2016, no. 9(1), pp. 23–27. Available at: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36171
Halchenko V.Ya., Trembovetska R.V., Tychkov V.V. Development of excitation structure RBF-metamodels of moving concentric eddy current probe. Electrical engineering & electromechanics, 2019, no. 2, pp. 28–38. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.2.05
Halchenko V.Ya., Trembovetska R.V., Tychkov V.V. Zastosuvannja nejrokomp’jutynga na etapi pobudovy metamodelej v procesi optymal'nogo surogatnogo syntezu anten [The neurocomputing using of the development metamodels stage in the optimal surrogate antennas synthesis process]. Visn. NTUU KPI, Ser. Radiotekh. Radioaparatobuduvan., 2018, no. 74, pp. 60‒72 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.20535/RADAP.2018.74.60-72
Halchenko V.Ya., Trembovetska R.V., Tychkov V.V., Storchak A.V. Nonlinear surrogate synthesis of the surface circular eddy current probes. Przegląd elektrotechniczny, 2019, no. 9, pp. 76-82. doi: https://doi.org/10.15199/48.2019.09.15
Halchenko V.Ya., Jakymov A.N. Populyaczionnye metaevristicheskie algoritmy optimizaczii roem chasticz [Population metaheuristic algorithms for particle swarm optimization]. A training manual. Cherkasy: FLP A. Tretyakov, 2015. 160 p. (in Russian).
Koliskina V. Analytical and quasi-analytical solutions of direct problems in eddy current testing: doctoral thesis In Partial Fulfilment of the Requirements of the Doctor Degree in Mathematics [Subdiscipline of Mathematical modelling]. Riga, Riga Technical university, 2013. 193 p.
Kolyshkin A.A., Vaillancourt R. Analytical solution to eddy current testing of cylindrical problems with varying properties. Canadian Applied Mathematics Quarterly, 1994, vol. 2, no. 3, pp. 349–360.
Nestor C.W. Jr., Dodd C.V., Deeds W.E. Analysis and computer programs for eddy current coils concentric with multiple cylindrical conductors. United States: ORNL-5220, 1979. 135 p.
Uzal E. Theory of eddy current inspection of layered metals. 1992. 182 р.
Dodd C.V., Deeds W.E. Аnalytical solutions to eddy-current probe coil problems. United States: NSA-22-002271, 1967. 41 p. doi: https://doi.org/10.2172/4499902
Dodd C.V., Luquire J.W., Deeds W.E., Spoeri W.G. Some eddy-current problems and their integral solutions. United States: NSA-23-024407, 1969. 89 p. doi: https://doi.org/10.2172/4783007
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
