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Dissertations / Theses on the topic 'Eddy-current probes'
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Светличный, Виталий Анатольевич. "Резонансная вихретоковая дефектоскопия тонких неферомагнитных пленок". Thesis, Харьковский национальный университет радиоэлектроники, 2015. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17672.
Full textAbstract:
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2015 г.
Диссертация посвящена разработке метода и прибора для эффективного контроля дефектов структуры тонких неферромагнитных пленок. Рассмотрены общие положения применения вихретоковых преобразователей в дефектоскопии. Показаны характерные общие принципы построения вихретоковых дефектоскопов. Указаны направления улучшения метрологических показателей вихретоковых дефектоскопов тонких пленок. Выполнен анализ дефектов структуры тонких неферромагнитных пленок и методов контроля качества. Проведен анализ характеристик апериодических ВТП, способных выявлять указанные дефекты. Уточнена теория апериодических ВТП с учетом анализа влияния на характеристики преобразования внутреннего сопротивления источников питания и параметров нагрузки. Выполнен анализ характеристик вихретоковых резонансных ВТП предназначенных для выявления дефектов тонких неферромагнитных пленок. Рассмотрены различные режимы работы ВТП с учетом внутреннего сопротивления источника питания и сопротивления нагрузки, способы подключения ВТП к источнику и т.д. Выполнен анализ характеристик, даны сравнительная оценка и рекомендации, обосновавшие схемные решения и параметры ВТП. Доказаны преимущества резонансных ВТП относительно апериодических. Проведен анализ факторов, влияющих на точность выявления дефектов тонких неферромагнитных пленок средствами высокочастотной резонансной вихретоковой дефектоскопии. Показано, что одним из основных факторов, влияющих на точность измерений в резонансной вихретоковой дефектоскопии, является нестабильность рабочего зазора ВТП. Предложен вариант компенсации влияния изменения рабочего зазора при использовании резонансного ВТП накладного типа, работающего на двух различных частотах. Разработан способ резонансной дефектоскопии, позволяющий улучшить выявление дефектов в тонких неферромагнитных пленках. Исследована модель оценки взаимодействия резонансного ВТП с неферромагнитной тонкой пленкой. Приведены аналитические соотношения, проведены расчеты зависимости выходного сигнала от параметров ВТП. Для практического подтверждения аналитических положений работы выполнены экспериментальные исследования: влияние отдельных параметров резонансного ВТП на его основную характеристику преобразования; выбор рабочей частоты; поиск наиболее целесообразного способа создания компенсационного напряжения; уточнение особенностей работы трансформаторных ВТП на цилиндрических и плоских катушках; выбор типа ВТП и схемы его включения. Создан дефектоскоп, позволяющий выявлять дефекты структуры тонких неферромагнитных пленок.<br>Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – devices and methods of control and determination of the composition of substances. – Kharkov National University of Radio Electronics, Kharkov, 2015. The dissertation is devoted to the development of methods and instruments for the effective control of defects imperfections film structure The analysis of the characteristics of various ECP capable of detecting these defects. Considering the various modes of operation, taking into account the internal resistance of the power supply and the load resistance, how to connect to a power source ECP. Developed a way to improve the detection of defects in non–ferromagnetic thin films. A model to assess the interaction with non–ferromagnetic resonance ECP thin film. These analytical ratios were calculated according to the output signal from the parameters of the ECP. For experimental research laboratory prototype was manufactured eddy–current flaw detector by which to check whether the calculation of the theoretical and experimental relations.
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Світличний, Віталій Анатолійович. "Резонансна вихрострумова дефектоскопія тонких неферомагнітних плівок". Thesis, НТУ "ХПІ", 2015. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17663.
Full textAbstract:
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 - прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2015 р.
Дисертація присвячена розробці методу і приладу для ефективного контролю дефектів структури тонких неферомагнітних плівок.
Проведено аналіз характеристик різних ВСП, здатних виявляти зазначені дефекти. Розглянуті різні режими роботи з урахуванням внутрішнього опору джерела живлення і опору навантаження, способи підключення ВСП до джерела живлення. Розроблено спосіб, що дозволяє поліпшити виявлення дефектів у тонких неферомагнітних плівках. Досліджено модель оцінки взаємодії резонансного ВСП з неферомагнітною тонкою плівкою. Наведено аналітичні співвідношення, проведено розрахунки залежності вихідного сигналу від параметрів ВСП. Для експериментальних досліджень був виготовлений лабораторний макет вихрострумового дефектоскопа, за допомогою якого здійснювалася перевірка відповідності розрахункових теоретичних співвідношень з експериментальними.<br>Dissertation for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – devices and methods of control and determination of the composition of substances. – Kharkov National University of Radio Electronics, Kharkov, 2015.
The dissertation is devoted to the development of methods and instruments for the effective control of defects imperfections film structure The analysis of the characteristics of various ECP capable of detecting these defects. Considering the various modes of operation, taking into account the internal resistance of the power supply and the load resistance, how to connect to a power source ECP. Developed a way to improve the detection of defects in non–ferromagnetic thin films. A model to assess the interaction with non–ferromagnetic resonance ECP thin film. These analytical ratios were calculated according to the output signal from the parameters of the ECP. For experimental research laboratory prototype was manufactured eddy–current flaw detector by which to check whether the calculation of the theoretical and experimental relations.
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Simon, Lilian [Verfasser]. "Direct and inverse transient eddy current problems / Lilian Simon." Mainz : Universitätsbibliothek Mainz, 2014. http://d-nb.info/1061142264/34.
Full text
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Lee, Eunjung. "FOSLL* for eddy current problems with three-dimensional edge singularities." Diss., Connect to online resource, 2005. http://wwwlib.umi.com/dissertations/fullcit/3178348.
Full text
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Travis, Clive Hathaway. "The inverse problem and applications to optical and eddy current imaging." Thesis, University of Surrey, 1989. http://epubs.surrey.ac.uk/804869/.
Full text
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Adams, Leila. "Finite element method using vector finite elements applied to eddy current problems." Master's thesis, University of Cape Town, 2011. http://hdl.handle.net/11427/9992.
Full textAbstract:
Vector fields found in electromagnetics are fundamentally different to vector fields found in other research areas such as structural mechanics. Electromagnetic vector fields possess different physical behaviour patterns and different properties in comparison to the other vector fields and therein lies the necessity of the development of a finite element which would be able to cater for these differences . The vector finite element was then developed and used within the finite element method specifically for the approximation of electromagnetic problems. This dissertation investigates the partial differential equation that governs eddy current behaviour. A finite element algorithm is coded and used to solve this partial differential equation and produce vector field simulations for fundamental eddy current problems.
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Wilson, Michelle Lynn. "Design and Fabrication of an Electromagnetic Probe for Biomedical Applications." The Ohio State University, 2011. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1313509778.
Full text
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Jiang, Zixian. "Some inversion methods applied to non-destructive testings of steam generator via eddy current probe." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/94/36/13/PDF/Thesis.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette thèse est de proposer et de tester quelques méthodes de l'optimisation de forme afin d'identifier et de reconstruire des dépôts qui couvrent la paroi extérieure d'un tube conducteur dans un générateur de vapeurs en utilisant des signaux courant de Foucault. Ce problème est motivé par des applications industrielles en contrôle non-destructive dans le secteur de l'énergie nucléaire. En fait, des dépôts peuvent obstruer le passage de circuit de refroidissement entre les tubes et les plaques entretoises qui les soutiennent, ce qui entraînerait une baisse de productivité et mettrait la structure en danger. On considère dans un premier temps un cas axisymétrique dans le cadre duquel on construit un modèle 2-D par des équations aux dérivées partielles pour le courant de Foucault, ce qui nous permet ensuite de reproduire des mesures d'impédances qui correspondent en réalité les signaux courants de Foucault. Pour réduire le coût de calculs de la simulation numérique, on tronque le domaine du problème en posant des conditions aux bords artificielles basées sur des études sur le comportement de la solution, notamment sur un calcul semi-analytique de l'opérateur Dirichlet-to-Neumann dans la direction axiale. Pour la partie identification et reconstruction, on distingue deux sortes de dépôts et établit pour chacun une méthode d'inversion spécifique. Le premier cas concernent des dépôts dont la conductivité est relativement faible (d'environs 1. E4 S/m). On utilise la méthode d'optimisation de forme qui consiste à exprimer explicitement la dérivée des mesures d'impédance par rapport au domaine du dépôt en fonction d'une déformation et à représenter le gradient d'un fonctionnel de coût à minimiser par l'intermédiaire d'un état adjoint proprement défini. Motivée par la présence des dépôts et des plaques de maintient non-axisymétriques, on fait aussi une extension en 3-D des méthodes précédentes. Pour le deuxième cas, des dépôts sont fortement conducteurs et sous forme de couche mince d'une épaisseur de l'ordre de micron. La méthode adaptée à la première sorte de dépôts devient ici trop coûteuse à cause du degré de liberté très élevé des éléments finis sur un maillage extrêmement raffiné à l'échelle de la couche mince. Pour relever cette difficulté, les études sont portées sur plusieurs modèles asymptotiques qui remplace la couche mince par des conditions d'interface sur la surface du tube portante du dépôt. Le nom de modèle asymptotique vient du fait que les conditions d'interface effectives sont obtenues par le développement asymptotique de la solution en fonction d'un paramètre caractérisant la conductivité et l'épaisseur de la couche mince. La validation numérique a permis de retenir un modèle asymptotique qui est à la fois suffisamment précis et simple à inverser. L'inversion (recherche de l'épaisseur du dépôt) consiste alors à rechercher des paramètres dans les conditions d'interface (non standard). Pour les deux cas, la validation et des exemples numériques sont proposés pour le modèle direct et l'inversion<br>The main objective of this thesis is to propose and test some shape optimization techniques to identify and reconstruct deposits at the shell side of conductive tubes in steam generators using signals from eddy current coils. This problem is motivated by non-destructive testing applications in the nuclear power industry where the deposit clogging the cooling circuit may affect power productivity and structural safety. We consider in a first part an axisymmetric case for which we set the model by establishing a 2-D differential equation describing the eddy current phenomenon, which enable us to simulate the impedance measurements as the observed signals to be used in the inversion. To speed up numerical simulations, we discuss the behavior of the solution of the eddy current problem and build artificial boundary conditions, in particular by explicitly constructing DtN operators, to truncate the domain of the problem. In the deposit reconstruction, we adapt two different methods according to two distinct kinds of deposits. The first kind of deposit has relatively low conductivity (about 1e4 S/m). We apply the shape optimization method which consists in expliciting the signal derivative due to a shape perturbation of the deposit domain and to build the gradient by using the adjoint state with respect to the derivative and the cost functional. While for the second kind of deposit with high conductivity (5. 8e7 S/m) but in the form of thin layer (in micrometers), the previous method encounter a high numerical cost due to the tiny size of the mesh used to model the layer. To overcome this difficulty, we build an adapted asymptotic model by appropriately selecting the the family of effective transmissions conditions on the interface between the deposit and the tube. The name of the asymptotic model is due to the fact that the effective transmissions conditions are derived from the asymptotic expansion of the solution with respect to a small parameter "delta" characterizing the thickness of the thin layer and the conductivity behavior. Then the inverse problem consists in reconstructing the parameters representing the layer thickness of the deposit. For both of the two approaches, we validate numerically the direct and inverse problems. In a second part we complement this work by extending the above methods to the 3-D case for a non-axisymmetric configuration. This is motivated by either non axisymmetric deposits or the existence of non axisymmetric components like support plates of steam generator tubes
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Girardon, Hugo. "Shape reconstruction of deposits inside a steam generator using eddy current measurements." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX086.
Full textAbstract:
Le contrôle non destructif est un outil essentiel pour évaluer la sûreté des infrastructures dans les centrales nucléaires. En particulier, la présence de dépôts conducteurs dans les tubes en U des générateurs de vapeur constitue un enjeu de la sûreté en bloquant le circuit d'eau secondaire. Pour détecter ces dépôts, des sondes à courants de Foucault sont insérées dans les tubes en U pour générer des courants et mesurer en retour un signal d'impédance. Pour inverser ces mesures et reconstruire la forme du dépôt, nous développons une méthode d'optimisation de forme avec descente de gradient régularisée. Du fait du caractère inconnu et possiblement complexe de la géométrie et de la topologie du dépôt, nous nous proposons de le modéliser par le biais d'une fonction level-set. La méthodologie est validée dans un premier temps sur des configurations axisymétriques artificielles et une rapide convergence est assurée par un choix réfléchi des paramètres de régularisation ainsi qu'une adaptation fine des pas de descente. En nous appuyant sur la configuration réelle dans laquelle sont réalisées les mesures expérimentales, nous considérons ensuite une modélisation plus réaliste incorporant la plaque entretoise ainsi que la présence d'imperfections sur la paroi intérieure du tube. Plus précisément, nous utilisons un modèle asymptotique pour prendre en compte ces imperfections et nous les traitons comme de nouvelles inconnues dans notre problème inverse. Une stratégie d'optimisation multi-critères se basant sur l'utilisation de différentes fréquences est ensuite développée pour résoudre le problème. Nous présentons différents résultats numériques sur des tests artificiels ou réels pour montrer la validité de note approche. Nous nous focalisons ensuite sur la transposition du modèle 2D-axisymétrique à des configurations 3D plus génériques. La résolution des équations de Maxwell en présence de courants de Foucault en 3D pose plusieurs problèmes de modélisation de part le choix de la formulation du problème ainsi que des coûts de calculs conséquents à réduire avant de pouvoir élaborer l'algorithme de reconstruction. Avec l'expérience acquise dans la reconstruction en 2D-axisymétrique, nous proposons ensuite une stratégie d'inversion efficace que nous mettons en œuvre sur des données artificielles 3D. La validation des exemples numériques prouve ainsi la faisabilité de l'inversion pour des problèmes de taille conséquente pour des coûts modérés et avec une bonne précision et robustesse par rapport au bruit et aux erreurs de modélisation<br>Non-destructive testing is an essential tool to assess the safety of the facilities within nuclear power plants. In particular, conductive deposits on U-tubes in steam generators constitute a safety issue as they may block the cooling loop. To detect these deposits, eddy-current probes are introduced inside the U-tubes to generate currents and measuring back an impedance signal. We develop a shape optimization technique with regularized gradient descent to invert these measurements and recover the deposit shape. To deal with the unknown geometry, and its possibly complex topological nature, we propose to model it using a level set function.The methodology is first validated on synthetic axisymmetric configurations and fast convergence is ensured by careful adaptation of the gradient steps and regularization parameters. Using the actual domain, from which the acquisitions are made, we then consider a more realistic modeling that incorporates the support plate and the presence of imperfections on the tube interior section. We employ in particular an asymptotic model to take into account these imperfections and treat them as additional unknowns in our inverse problem. A multi-objective optimization strategy, based on the use of different operating frequencies, is then developed to solve this problem. We present various numerical examples with synthetic and experimental data showing the viability of our approach.The focus is then placed on the transposition of the 2D-axisymmetric work to more generic 3D configurations. Solving Maxwell eddy-current equations in 3D raises modeling issues related to the choice of the problem formulation as well as high computational costs that need to be reduced before discussing the reconstruction algorithm. Using the knowledge acquired with 2D-axisymmetric reconstruction, an efficient inversion strategy is then proposed and implemented on 3D synthetic data. Validating numerical examples demonstrate the feasibility of the inversion even for large data at a relatively moderate cost and with good accuracy and robustness with respect to noise and modeling errors
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Dekdouk, Bachir. "Image reconstruction of low conductivity material distribution using magnetic induction tomography." Thesis, University of Manchester, 2011. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/image-reconstruction-of-low-conductivity-material-distribution-using-magnetic-induction-tomography(44d6769d-59b1-44c2-a01e-835f8916f69c).html.
Full textAbstract:
Magnetic induction tomography (MIT) is a non-invasive, soft field imaging modality that has the potential to map the electrical conductivity (σ) distribution inside an object under investigation. In MIT, a number of exciter and receiver coils are distributed around the periphery of the object. A primary magnetic field is emitted by each exciter, and interacts with the object. This induces eddy currents in the object, which in turn create a secondary field. This latter is coupled to the receiver coils and voltages are induced. An image reconstruction algorithm is then used to infer the conductivity map of the object. In this thesis, the application of MIT for volumetric imaging of objects with low conductivity materials (< 5 Sm-1) and dimensions < 1 m is investigated. In particular, two low conductivity applications are approached: imaging cerebral stroke and imaging the saline water in multiphase flows. In low conductivity applications, the measured signals are small and the spatial sensitivity is critically compromised making the associated inverse problem severely non-linear and ill-posed.The main contribution from this study is to investigate three non-linear optimisation techniques for solving the MIT inverse problem. The first two methods, namely regularised Levenberg Marquardt method and trust region Powell's Dog Leg method, employ damping and trust region strategies respectively. The third method is a modification of the Gauss Newton method and utilises a damping regularisation technique. An optimisation in the convergence and stability of the inverse solution was observed with these methods compared to standard Gauss Newton method. For such non linear treatment, re-evaluation of the forward problem is also required. The forward problem is solved numerically using the impedance method and a weakly coupled field approximation is employed to reduce the computation time and memory requirements. For treating the ill-posedness, different regularisation methods are investigated. Results show that the subspace regularisation technique is suitable for absolute imaging of the stroke in a real head model with synthetic data. Tikhonov based smoothing and edge preserving regularisation methods also produced successful results from simulations of oil/water. However, in a practical setup, still large geometrical and positioning noise causes a major problem and only difference imaging was viable to achieve a reasonable reconstruction.
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Boháčová, Marie. "Návrh sondy vířivých proudů a její aplikace pro zkoušení kompozitních leteckých konstrukcí." Doctoral thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2017. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-364595.
Full textAbstract:
This thesis deals with design of an eddy current transducer which enables non-destructive inspection of composite aircraft structures primarily carbon fiber reinforced plastic (CFRP) in areas of manufacture and maintenance. The design of the transducer is based on analytical-experimental approach and its electrical and mechanical parameters were optimized to ensure a good signal to noise ratio at the six composite samples. These samples contain artificial discontinuities in the form of various types of defects. These defects are simulating the various types of damage created in the aircraft structure, especially delamination or thickness changes of composite materials. The experimental measurements, data collection and non-destructive evaluation were performed during the period. The result of this work is functional eddy current probe, which is reliably able to detect some damage of the carbon composite structures to the depth of 3,9 mm.
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Petković, Bojana [Verfasser], Jens [Akademischer Betreuer] Haueisen, Hannes [Gutachter] Töpfer, and Rienzo Luca [Gutachter] Di. "Assessment of Linear Inverse Problems in Magnetocardiography and Lorentz Force Eddy Current Testing / Bojana Petkovic ; Gutachter: Hannes Töpfer, Luca Di Rienzo ; Betreuer: Jens Haueisen." Ilmenau : TU Ilmenau, 2014. http://d-nb.info/1178183599/34.
Full text
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Chebbi, Houssem. "Méthode des coordonnées curvilignes pour la modélisation électromagnétique des matériaux complexes : application au contrôle non destructif par courants de Foucault des matériaux composites The fast computation of eddy current distribution and probe response in homogenized composite material based on semi-analytical approach Investigation of layer interface model of multi-layer structure using semi-analytical and FEM analysis for eddy current pulsed thermography." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST004.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse de doctorat, effectué au sein de Laboratoire de Simulation et Modélisation Électromagnétique (LSME) du CEA List, s’intègre dans le cadre du projet européen « NDTonAir » financé sous l'action « H2020-MSCA-ITN-2016- GRANT 722134 ». Le principal objectif est le développement d’un outil de simulation rapide et précis dédié au contrôle non destructif par courants de Foucault des matériaux composites homogénéisés. Comme cas d’application, on s’intéresse particulièrement à l’orientation des fibres d’une part, et d’autre part, à des défauts de type délaminage et ondulation des fibres qui se manifestent par une déformation géométrique locale des interfaces. Les méthodes semi-analytiques existantes dans la littérature, basées sur le formalisme des Dyades de Green, sont limitées jusqu’au là à des structures planes multicouches. Pour introduire des variations locales de géométrie aux interfaces, nous proposons une approche innovante basée sur un changement de coordonnées adapté au profil de la pièce et des interfaces. On propose un modèle numérique performant basé sur le formalisme covariant des équations de Maxwell. Ce formalisme unificateur englobe l'anisotropie du spécimen et les déformations locales des interfaces. La méthode de coordonnées curvilignes est usuellement utilisée pour résoudre des problèmes de diffraction sur des surfaces rugueuses dans le domaine des hautes fréquences (diffraction sur des réseaux). Ce travail de thèse s’inspire des méthodes de Fourier modale et propose de nouveaux outils adaptés au domaine des courants de Foucault. L’extension de la méthode des coordonnées curvilignes au domaine du contrôle des composites par courants de Foucault constitue l’innovation de ce travail. Deux modèles numériques ont été développés pour le calcul de l’interaction du champ émis par un capteur à courants de Foucault avec un matériau composite multicouches. Le modèle numérique développé pour le contrôle des composites plans exploite les structures particulières des matrices creuses pour réduire le temps de calcul sans limitation de nombre de modes utilisés pour la représentation du champ. Dans le cas des profils curvilignes des interfaces, le modèle permet de traiter des interfaces parallèles et quelques cas particuliers des profils non parallèles. Ce cas général présente quelques limitations qui nécessitent le développement des outils numériques complémentaires. Enfin, plusieurs configurations de contrôle ont été envisagées et les résultats numériques produits par les modèles ont été confrontés à des données de simulation par éléments finis. Quelques expérimentations ont été effectuées dans des laboratoires partenaires étrangers pour accroître notre expérience sur la validation expérimentale<br>This doctoral thesis work, carried out within the Laboratory of Simulation and Modeling for Electromagnetics (LSME) of CEA List, is part of the “NDTonAir” European project funded under the action “H2020-MSCA-ITN -2016- GRANT 722134”. The main goal of the project is the development of a fast and accurate simulation tool for the non-destructive eddy current testing of homogenized composite materials. As an application case, we are particularly interested in the orientation of the fibers on the one hand, and on the other hand, in defects as delamination which are manifested by a local geometrical deformation of the interfaces. The semi-analytical methods existing in the literature, based on Green's Dyad formalism, have been limited so far to multilayered and planar structures. To introduce local variations in geometry at the interfaces, we propose an innovative approach based on a change of coordinates adapted to the profile of the local perturbation. We propose a powerful numerical model based on the covariant formalism of Maxwell's equations. This unifying formalism takes in the anisotropy of specimen and the local deformations of the interfaces. The curvilinear coordinate method is usually used to solve diffraction problems on rough interfaces in the high frequency domain (diffraction on gratings). This thesis work is inspired by Fourier Modal Methods and proposes new tools which have been adapted to the field of eddy currents. The extension of the curvilinear coordinate method to the field of eddy currents non-destructive testing technique of composites constitutes the innovation of this work. Two numerical models have been developed to calculate the interaction of the field emitted by an eddy current probe with a multilayered composite material. The numerical model developed for the evaluation of planar composite exploits the particular structures of sparse matrices to reduce the computation time without limiting the number of modes used for the modal expansion of the field. In the case of the curvilinear profiles of the interfaces, the model makes it possible to treat parallel interfaces and some particular cases of non-parallel profiles. The general case of non-identical profiles presents some limitations which require the development of complementary numerical tools. Finally, several testing configurations were considered and the numerical results produced by the models were compared to finite element simulated data. Some experiments were carried out in foreign partner laboratories to increase our experience on experimental validation
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Ratsakou, Almpion. "Multi-physical modeling of thermographic inspection methods and fast imaging Fast models dedicated to simulation of eddy current thermography Fast simulation approach dedicated to infrared thermographic inspection of delaminated planar pieces Model based characterisation of delamination by means of thermographic inspection." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS002.
Full textAbstract:
L’inspection thermographique est une technique populaire de contrôle non destructif qui fournit des images de distributions de température sur de grandes étendues aux surfaces des pièces testées. Détecter les délaminations entre couches métalliques est le sujet ici. La simulation de ces inspections contribue en effet à compléter les études expérimentales, à évaluer les performances en termes de détection, et à être support d'algorithmes basés sur modèles. On se focalise sur un modèle semi-analytique basé sur un développement tronqué en fonctions propres par région. Le problème est résolu dans le domaine de Laplace en temps, et la distribution de température approximée par un développement sur une base produit tensoriel. Les sources considérées sont des lampes flash, mais aussi des sources courants de Foucault (conduisant à un couplage électromagnétisme et chaleur). La description des délaminages sous forme de minces couches d'air se révèle équivalente à l'introduction d'une résistance superficielle au flux de chaleur permettant le traitement via l'approche modale sans discrétisation supplémentaire. Des calculs complémentaires par des codes commercial (méthode des éléments finis) et interne (technique d'intégration finie) confirment l'exactitude. Puis une grande attention est donnée à l'imagerie et la détection. Une procédure en deux étapes est conçue : débruitage des signaux bruts et détection de tout éventuel défaut en utilisant une reconstruction de signal thermographique conduisant à une haute résolution spatiale et temporelle dans le plan transverse, complété par une détection de frontière, puis optimisation itérative, les résultats de la première étape étant utilisées pour la régularisation d'un schéma moindres carrés afin de caractériser épaisseurs et profondeurs. Tout ce qui précède est illustré par de nombreuses simulations numériques dans des conditions proches de l'application<br>Thermographic inspection is a popular nondestructive testing (NdT) technique that provides images of temperature distribution over large areas at surfaces of tested workpieces. Detecting delaminations between metallic layers is the matter here. Simulation of these inspections indeed helps to complement experimental studies, evaluate performance in terms of detection and support model-based algorithms. A semi-analytical model based on a truncated region eigenfunction expansion for simulation of thermographic inspection is focused onto. The problem is solved in the Laplace domain w.r.t time, and the temperature distribution approximated by expanding it on a tensor product basis. Considered sources are lamps providing thermal excitation but may also be eddy current sources (leading to a coupled electromagnetic and heat problem). The description of the delaminations as thin air gaps between the workpiece layers proves to be equivalent with introduction of a surface resistance to the heat flow, enabling treatment via the applied modal approach without additional discretisation. Complementary computations by industry (Finite Element Method) and in-house (Finite Integration Technique) codes confirm the accuracy of the developments. Then, much attention is put on imaging and detection. A two-step procedure is devised, first denoising of raw signals and detection of any possible defect using a thermographic signal reconstruction leading to high spatial and temporal resolution in the transverse plane, completed by proper edge detection, second an iterative optimization being employed, with results of the first step used for regularization of a least-square scheme to characterize thicknesses and depths. All the above is illustrated by comprehensive numerical simulations in conditions close to practice
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Nguyen, Tien Anh. "Instrumentation électronique et diagnostic de modules de puissance à semi-conducteur." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910357.
Full textAbstract:
Les objectifs de la thèse sont d'élaborer des systèmes d'instrumentation électronique qui permettent une analyse et un diagnostic fins de l'état d'intégrité et du processus de vieillissement des composants de puissance à semi-conducteur. Ces travaux visent à évaluer la variation de la conductivité de la métallisation à l'aide de capteurs à Courant Foucault (CF) mais aussi à estimer l'effet du vieillissement des puces et de leur assemblage sur la distribution de courant dans les puces afin de mieux comprendre les mécanismes de défaillance. Des éprouvettes simplifiées mais également des modules de puissance représentatifs ont été vieillis par les cyclages thermique. Les capteurs développés ont été utilisés afin, d'une part de suivre le vieillissement, mais aussi d'autre part afin de comprendre l'effet de ce vieillissement sur le comportement des puces de puissance. Un banc d'instrumentation dédié a été élaboré et exploité pour la mesure locale de la conductivité électrique par le capteur à courants de Foucault, et l'estimation de la distribution de courants à partir de la mesure de cartographies de champ magnétique par capteurs de champ, ou à partir de la cartographie de la distribution de tension sur la métallisation de source. Ce banc a permis en premier lieu d'évaluer la pertinence et les performances de différents types de capteurs exploitables. Le travail s'est également appuyé sur des techniques de traitement de signal, à la fois pour estimer de manière quantitative les informations de conductivité des métallisations issues des capteurs à courant de Foucault, mais aussi pour l'analyse de la distribution de courant à partir des informations fournies par des capteurs de champ magnétiques. Les modèles utilisés exploitent des techniques de modélisation comportementale (le modèle approché de " transformateur analogique " modélisant capteurs à CF ou bien d'inversion de modèle semi-analytique dans le cas l'estimation de la distribution de courant). Les résultats obtenus à partir de ces modèles nous permettrons, d'une part de mieux comprendre certains mécanismes de défaillance, mais également de proposer une implantation et des structures de capteurs pour le suivi " in situ " de l'intégrité des composants.
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Issa, Mohammad. "Modélisation asymptotique et discrétisation des composants magnétiques dans les problèmes de courant de Foucault." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30177.
Full textAbstract:
La modèlisation de composants magnétiques intégrés en génie électrique (ex. les transformateurs hautes fréquences) conduit à un certain nombre de problèmes liés à l'augmentation de la fréquence. Cette augmentation de fréquence induit notamment des courants de Foucault dans les pièces conductrices qui nécessitent des maillages très fins et conduit de grands systèmes d'équations et donc souvent à des temps de calcul prohibitifs, notamment pour les structures 3D. Les outils de calcul numérique commerciaux ne répondent que partiellement à ces difficultés, induites notamment par la présence d'entrefers (modélisation du milieu "infini" par une condition de radiation), la présence des couches minces (maillages très hétérogènes) et la prise en compte d'enroulements multi-couches. Pour répondre à ces difficultés, on se propose de développer des outils dédiés. Une première action a été menée pour répondre au problème de grands entrefers en résolvant un système avec deux techniques couplées : la méthode des éléments finis volumiques (FEM) et la méthode des éléments finis de frontière (BEM) en 3D. La BEM est bien adaptée aux problèmes avec des structures non bornées, car aucune condition aux limites artificielle n'est nécessaire, ce qui n'est pas le cas pour la FEM. De plus, la BEM ne nécessite qu'une discrétisation de surface, ce qui réduit le nombre d'inconnues et généralement le temps de calcul. Une autre problématique sera de traiter les couches conductrices minces utilisées dans un large éventail d'applications à des fins de blindage. La modélisation de telles régions conductrices requiert une discrétisation volumique très fine en raison de la décroissance rapide des champs vers la surface pour les hautes fréquences. Pour éviter cette difficulté, nous dérivons un modèle équivalent pour le problème des courants de Foucault en 3D avec une couche mince conductrice de faible épaisseur, dans laquelle la feuille conductrice est remplacée par sa surface médiane, et son comportement de blindage est satisfait par une condition de transmission équivalente qui relie les champs électrique et magnétique autour de la surface. De plus, une discrétisation efficace utilisant la BEM est proposée pour résoudre numériquement le problème avec la condition de transmissions. La dernière problématique est de traiter les problèmes d'enroulements. Nous procédons en considérant le cas plus simple d'un problème d'empilement de tôles. Nous fournissons une modélisation efficace des empilements des tôles en 1D et 2D en utilisant l'homogénéisation classique dans le domaine des empilements. Ensuite, nous étudions l'influence de l'interface (avec l'air) pour traiter le problème dans le domaine entier. Nous considérons le cas où la profondeur de pénétration est maintenue inférieure ou égale à l'épaisseur de la tôle<br>Modeling of integrated magnetic components in electrical engineering (such as high frequency transformers) leads to several issues related to frequency increase. This frequency increase induces eddy currents in conducting material which require very fine meshes and consequently, it leads to large systems of equations and prohibit computational cost, especially for 3D structures. The commercial scientific software only partially tackle these issues due notably to the presence of airgaps (modeling "infinite" medium by radiating conditions), the presence of thin layers (very heterogeneous meshes), and the inclusion of winding multi-layers. To deal with these difficulties, dedicated tools have been implemented. The primary issue that is the presence of airgaps is treated by solving a coupled "Finite Element Method (FEM)/ Boundary Element Method (BEM)" system in 3D. The BEM is adapted to general field problems with unbounded structures because no artificial boundaries are needed, this is not the case for the FEM. Moreover, the BEM requires only a surface discretisation which reduces the number of unknowns and then the computational time. The secondary issue is to deal with thin conductive layers used in a wide range of applications for shielding purpose. Modeling such conductive regions require very fine volume discretisation due to the rapid decay of fields through the surface for high frequencies. To avoid this difficulty, we derive an equivalent model for 3D Eddy Current problem with a conductive thin layer of slight thickness, where the conductive sheet is replaced by its mid-surface, and its shielding behaviour is satisfied by an equivalent transmission condition which connects the electric and magnetic fields around the surface. In addition, an efficient discretisation using the BEM is provided to solve numerically the problem with the transmission condition. The last issue is to tackle the foil winding problems. We proceed by considering the simple case of a problem of laminar stacks. We provide an effective modeling of the laminar stacks in 1D and 2D by deriving the classical homogenisation in the domain of the laminar stacks. Then, we study the influence of the interface (with air) on the vector potential to treat the problem in the whole domain. We also consider the case where the skin depth is kept less than or equal to the thickness of the metal sheet
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Beckstein, Pascal. "Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer Wechselfelder." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2018. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-232474.
Full textAbstract:
Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst.
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Yen-LinPan and 潘彥霖. "Multiphysics Numerical Modeling and Analysis of Photoinductive Imaging of Crack and Field Mapping of Eddy Current Probes." Thesis, 2012. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/99049317416695021495.
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Xiang, Ping. "Automatic multi-frequency rotating-probe eddy-current data analysis /." 2005.
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Feng, Gong-An, and 馮珙銨. "Development of the Eddy Current Probe for Metal Plate Crack Detection." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/a2zy85.
Full textAbstract:
碩士<br>國立高雄應用科技大學<br>機械與精密工程研究所<br>102<br>This study investigated the eddy current probe for crack detection in flat metal surface. The eddy current probe consists of a ferrite-core inductor coil and ceramic capacitors to form a parallel resonant circuit. The ac signal was amplified by using a mixer. In detection the crack, one can instantly observe the change in voltage waveform by using an oscilloscope. The several absolute and differential probes were made for comparison in the performance. When the absolute probe and the differential probe are tested with an automatic scanning system with a fixed 1 mm gap to the surface of test piece, the flaw with a minimum depth of 3 mm can be detected for SS304 stainless steel and aluminum plates. When scanned manually with the probe in contact with the surface of a buckle gauge block, the smallest depth of detectable flaw is only 0.2mm. In comparison with the differential probe, the absolute probe's structure is simple and the spatial resolution is better. The developed probes can be used for dynamic flaw detection in non-contact or contact mode. They will be suitable for applications in production line automation testing and on-site mobile testing.
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Lee, Guan-Shiun, and 李冠勳. "Optimal Excitation Frequency for Defect Detection with Differential Eddy-Current Probe." Thesis, 2005. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/37cc4x.
Full textAbstract:
碩士<br>國立臺北科技大學<br>製造科技研究所<br>93<br>The eddy-current non-destructive evaluation (EC NDE) is a powerful method of flaw detection in industrial applications. The conventional EC NDE instrument is very sensitive to the surface-breaking crack. However, they are not suitable for the detection of deep-lying cracks in good conductors since the skin depth is small at the typically high excitation frequencies from 0.1 MHz to 10 MHz. In this work, we design and fabricate the differential eddy-current probe consisting of differential and absolute induction coils. The eddy-current probe can be operated either with the differential coil as the gradiometer and the absolute coil as the exciter, or the absolute coil as the magnetometer and the differential coil as the exciter. For detecting the crack in layered aluminum sheets, the lowest excitation frequency of the probe is 10 Hz, and the detectable depth of the crack is as deep as 12.5 mm. Notably, the power-line magnetic interference is reduced with the induction coil gradiometer. The signal-to-noise ratio of the gradiometer probe is better that of the magnetometer probe at 60 Hz. The optimal excitation frequency at varies flaw depth is slightly different between the gradiometer and the magnetometer. The range of the optimal frequency is from 80 Hz to 1000 Hz for the layered aluminum sheets with the crack depth from 12.5 mm to 0.5 mm. The signal-to-noise at varies excitation frequencies shows that both the gradiometer and magnetometer probes are suitable for flaw depth evaluation.
The linear relationship between phase lag angle and flaw depth for the cylindrical flaw is almost the same as that for the crack-like flaw by using either the gradiometer probe or the magnetometer probe. Moreover, the slope of the linear relation between the phase lag angle and the flaw depth varies with the skin depth in the same way for crack-like flaws and cylindrical flaws. However, both probes are not sensitive to the profile of small cylindrical flaws due to the large probe-size. Nevertheless, the eddy-current magnetic field map of the cylindrical flaw is generally different from that of the crack-like flaw. This implies that further information about the shape of flaw may be extracted from the eddy-current mapping measured with the proposed eddy-current probe.
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Tsai, Chia-Yun, and 蔡嘉耘. "Comparison of Simulation Results with Experiment Needle Probe Eddy Current Measurements." Thesis, 2015. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/72262375197219563522.
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碩士<br>國立臺灣大學<br>機械工程學研究所<br>103<br>Abstract
This paper investigates the effects of eddy current in the silicon steel. The eddy current constitutes a major portion of the core loss in the transformer and the motor operation. It is desirable for the designers to understand the amount and the distribution of the eddy current within a silicon steel under operation. Eddy current is also known to be very hard to measure. This paper first investigates the eddy current distribution using ANSYS simulation. The simulations enable us to study the effect of holes drilled through the silicon steel test specimen. The research further measures the eddy current using the needle probe approach. The measured current is compared with the magnetic flux measured off an Asymmetric Magnetic Resistive sensor to compute the local hysteresis loop.
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CHEN, CHIH-TING, and 陳致廷. "Optimize for the Static Performance of Eddy Current Position Sensor Probe." Thesis, 2016. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/76398978877323415426.
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碩士<br>國立中正大學<br>機械工程系研究所<br>104<br>Magnetic bearing is a non-contact bearing which can levitate a rotating shaft by electromagnetic force. There are no frictions between bearing and shaft, so it will not has wear or dirt inside. Thus, there are no requirements for lubricating and maintaining. In addition to extending the using life and improving efficacy, also enhance the rotating speed and cleanliness of the AMB. The position of the shaft is detected by the position sensor, to help the controller levitate the rotating shaft in a stable condition. The major target of this research is to develop an eddy current position sensor probe, in addition to its mathematical model derived accordingly.
To build the mathematical model, firstly study the previous literature of eddy current position sensor probe and the effect of eddy current on the magnet field. Secondly, make a finite element simulation as the various positions to the various impedances of sensor probe. Lastly, an experimental setup is established to verify the efficacy of the eddy current position sensor probe, to verify how much credibility of the mathematical model.
An eddy current position sensor probe based on the PSO algorithm design is realized to verify the efficacy, its sensitivity at 0.5 mm is 40 µH/mm, and the nonlinearity is 6.74%. The average error of probe inductance between the mathematical model and the experiment is below 5%.
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Jayasekera, K. A. S. Nandaka. "Performance analysis of the impedance boundary conditions for axisymmetric eddy current problems." 2004. http://hdl.handle.net/1993/16268.
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huang, xi-wen, and 黃璽文. "The Influence of Probe Structure on Remote Field Eddy Current Testing using Finite Element Analysis." Thesis, 2004. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/25469898858691132826.
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碩士<br>國立中山大學<br>機械與機電工程學系研究所<br>92<br>While evaluating the depth of corrosive defect of the pipe through Remote Field Eddy Current (RFEC) Testing technology, the critical principle of the process is to use the interaction of the magnetic field. Generally, exciter coils in the low-frequency alternating current and detector coils can generate the magnetic field. The signal curve can be transformed by receiving and plotting the induction voltage of detector coils. In addition, the signal curve can be used to identify the existence and the depth of corrosive defect from the shape and angle of the curve. Thus, the structure of the detector has a great influence on the exactitude of the testing. However, in the real experiment, RFEC probe is covered by shell and hard to disassemble. Thus, few people doing the research to analyze the structure of the RFEC probes.
This research is based on two-dimensional axial-symmetry models and using Finite Element Method to simulate different structures or designs, such as the distance between exciter coils and detector coils, the amplitude and frequency of current in exciter coils, and even the material and size of shield. The simulation results show the influences of changing these important characteristics. Therefore, with these scenarios, the RFEC testing technology can be understood more completely and be improved the accuracy and reliability of the experiment by optimizing the sensibility of the RFEC probe.
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Beckstein, Pascal. "Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer Wechselfelder." Doctoral thesis, 2017. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30749.
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Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst.