This paper presents general closed-form asymptotic boundary conditions (ABCs) on circular, elliptical and spherical boundaries suitable for the finite element modeling of 2D and 3D electrical field problem with open boundaries. To the best knowledge of the authors of this paper, the ABCs (in such forms) have not yet been reported in the literature. The 1st and 2nd order ABCs, which can be easily implemented into existing finite element codes, are discussed in details, also for an arbitrary shape of the finite element region in 2D and for box-shaped boundaries in 3D.
PL
Artykuł przedstawia zwarte postaci asymptotycznych warunków brzegowych na kołowych, eliptycznych i sferycznych brzegach. Warunki te mogą być wykorzystane do modelowania zagadnień pola elektrycznego 2D i 3D w obszarach nieograniczonych metodą elementów skończonych. Według najlepszej wiedzy autorów nie były one przedstawiane w literaturze w takiej postaci. Warunki pierwszego i drugiego rzędu mogą być łatwo zaimplementowane do programów metody elementów skończonych i zostały szczegółowo omówione dla dowolnego kształtu obszaru 2D oraz prostopadłościennego 3D.
Electromagnetic arrangements which create a magnetic field of required distribution and magnitude are widely used in electrical engineering. Development of new accurate designing methods is still a valid topic of technical investigations. From the theoretical point of view the problem belongs to magnetic fields synthesis theory. This paper discusses a problem of designing a shape of a solenoid which produces a uniform magnetic field on its axis. The method of finding an optimal shape is based on a genetic algorithm (GA) coupled with Bézier curves.
This paper presents a new promising non-invasive electrical conductivity imaging method of low-conductivity objects (e.g. biological tissues), called Magneto-Acoustic Tomography with Magnetic Induction (MAT-MI). The described method combines ultrasound and magnetism into one unified hybrid technique. The object is placed in a static and a pulsed (μs) magnetic field. The time-varying (pulsed) magnetic field induces eddy currents in the object. Consequently, the object emit ultrasonic waves through the Lorentz force produced by the combination of the eddy current and the static magnetic field. The ultrasonic waves are then collected by the detectors located around the object for image reconstruction. MAT-MI combines the good contrast of Electrical Impedance Tomography (EIT) with the good spatial resolution of sonography. The aim of this paper is a review of theoretical studies of MAT-MI and discussion of possible future research directions.
PL
W pracy opisano nową obiecującą metodę nieinwazyjnego obrazowania przewodności elektrycznej obiektów słabo przewodzących (np. tkanek biologicznych) zwaną tomografią magnetoakustyczną ze wzbudzeniem indukcyjnym (ang. Magneto-Acoustic Tomography with Magnetic Induction – MAT-MI). Prezentowana metoda jest techniką hybrydową i łączy badania ultradźwiękowe z magnetyzmem. Badany obiekt umieszczony jest w statycznym oraz impulsowym (μs) polu magnetycznym. Zmienne pole magnetyczne indukuje w nim prądy wirowe. W wyniku działania sił Lorentza powstałych dzięki interakcji prądów wirowych oraz statycznego pola magnetycznego, obiekt będzie emitował fale ultradźwiękowe. Fale te są odbierane przez detektory umieszczone wokół obiektu. Metoda MAT-MI łączy dobry kontrast elektrycznej tomografii impedancyjnej (ang. Electrical Impedance Tomography – EIT) z dobrą rozdzielczością przestrzenną metody ultradźwiękowej. Celem niniejszej pracy jest przegląd badań teoretycznych metody MAT-MI oraz dyskusja przyszłych kierunków badawczych.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The active infrared thermography, using microwaves as the external energy source is a relatively new NDT technique. Differences in electric and thermal properties of materials allow to detect the examined specimens' "defects". In this paper, the above method's application to landmines' detection will be considered. The experimental setup has been optimized to obtain better performance of microwave heating. The proper waveguide's flange, obtained by the optimization process, has been used to produce thermal pattern characterized by uniform temperature distribution. In this article several numerical models, developed by using the finite element method, will be presented and applied to the optimized setup efficiency testing.
PL
Aktywna termografia podczerwona z wymuszeniem mikrofalowym jest stosunkowo nową techniką badań nieniszczących. Różnice we własnościach elektrycznych i temperaturowych materiałów pozwalają na detekcję defektów w badanych próbkach. W niniejszym artykule zostanie rozważona możliwość zastosowania wymienionej techniki do wykrywania niemetalicznych min lądowych. Laboratoryjny układ badawczy został zoptymializowyany w celu otrzymania lepszych parametrów grzania mikrofalowego. Odpowiedni kołnierz falowodu, którego wymiary zostały ustalone w procesie optymalizacyjnym, został użyty w celu otrzymania sygnatury termicznej charakteryzującej się jednorodnym rozkładem temperatury. W tym artykule autorzy zaprezentują modele numeryczne opracowane przy użyciu metody elementów skończonych. Przedstawione zostanie zastosowanie sporządzonych modeli to testów efektywności zoptymalizowanego układu badawczego.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper basic types of measurement characteristics obtained in nondestructive testing, regardless of a method used, have been considered. Situations, in which methods of approximations based on Gaussian, Green and Cauchy functions are applied, have been mentioned. The new method of approximation of measurement characteristics, which have a character of central and not-central distribution has been proposed.
PL
W pracy omówiono podstawowe rodzaje przebiegów pomiarowych otrzymywanych niezależnie od stosowanej metody badań nieniszczących. Wymieniono sytuacje, w których stosowane są metody aproksymacji oparte na funkcjach Gaussa, Greena i Cauchy’ego. Zaproponowano nową metodę aproksymacji przebiegów pomiarowych mających charakter rozkładu centralnego i niecentralnego.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The Magnetic Induction Tomography (MIT) system has been constructed at the West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland, and it is used for testing low conducting objects. The problem that we met during measurements was extremely small voltage obtained from the signal coils. The paper deals with the optimization of the parameters of the signal coils.
PL
Układ magnetycznej tomografii indukcyjnej (ang. MIT) został zbudowany w Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie i jest używany do badań słaboprzewodzących obiektów. Problemem na jaki natknęliśmy się podczas badań były skrajnie małe napięcia indukowane w cewkach sygnałowych. Artykuł dotyczy optymalizacji parametrów cewek sygnałowych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Magnetic Induction Tomography is a contactless imaging technique which allows reconstructing material parameters of the object under test. One of the crucial elements of such a system is an exciter. Correct design of the excitation unit is essential in order to ensure the highest MIT system sensitivity. In this paper a multi-objective optimization of an exciter is presented. We show how genetic algorithm and the finite element method can be applied in order to minimize the utility function.
PL
Magnetyczna Tomografia Indukcyjna jest bezkontaktową metodą obrazowania parametrów materiałowych badanego obiektu. Jednym z kluczowych elementów układu tomografii indukcyjnej jest wzbudnik. Poprawne zaprojektowanie wzbudnika jest szczególnie istotne dla zapewnienia najwyższej czułości całego systemu. W artykule przedstawiono wielokryterialną metodę optymalizacji parametrów wzbudnika z wykorzystaniem algorytmu genetycznego sprzężonego z metodą elementów skończonych.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiamy metodę numerycznej analizy pola elektromagnetycznego wykorzystującą elementy skończone do rozwiązywania trójwymiarowych zagadnień związanych z układem magnetycznej tomografii indukcyjnej, zaprojektowanym i zbudowanym w Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie. Porównujemy wyniki symulacji i pomiarów wykonanych dla słaboprzewodzących obiektów.
EN
In this paper we present effective numerical method of the electromagnetic field analysis by applying finite element method in 3-D problem related to Magnetic Induction Tomography system developed and constructed at the West Pomeranian University of Technology, Szczecin. We compare results of simulations with measurements for low conductive objects.
W pracy przedstawiono wyniki badań systemu magnetycznej tomografii indukcyjnej. Badano obiekty słaboprzewodzące z nieprzewodzącymi wtrąceniami. Wyniki eksperymentalne zostały uzupełnione o symulacje komputerowe trójwymiarowego rozkładu gęstości prądów wirowych zaindukowanych w badanych obiektach. Przeanalizowano pracę układów pomiarowych oraz opisano nowe problemy zaobserwowane podczas badań.
EN
In this paper selected results of magnetic induction tomography (MIT) system researches have been presented. Low-conductivity objects with non-conductivity inclusions are considered. Experimental results have been extended for the results of computational simulations of eddy currents distribution in tested objects. An interpretation of measurements results has been presented. The working of chosen measuring systems has been analysed and new problems of MIT researches have been described.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Magnetic induction tomography (MIT) is a non-invasive technique for mapping the electrical properties of tissues. MIT is based on the measurement of perturbations of an alternating magnetic excitation field by the eddy currents induced in a conducting object exposed to the field. In this paper a simulation study of MIT is presented. Different aspects of using the finite element method to solve the 3-D MIT forward problem, which is a precondition of the inverse problems, are discussed.
PL
Magnetyczna tomografia indukcyjna (MTI) jest nieinwazyjną metodą odwzorowywania elektrycznych właściwości tkanek. MTI oparta jest na pomiarze zaburzeń wzbudzanego zmiennego pola magnetycznego wywołanych przez prądy wirowe indukowane w obiekcie przewodzącym znajdującym się w tym polu. W artykule przedstawiono symulację MTI. Przedyskutowano różne aspekty użycia metody elementów skończonych do rozwiązania trójwymiarowego zadania prostego MTI, które jest wstępem do rozwiązania zadania odwrotnego.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy omówiono podstawowe rodzaje sygnałów wyjściowych uzyskiwanych przy wykorzystaniu metod wiroprądowych do badań nieniszczących. Przedstawiono aproksymacje tych sygnałów dla przetworników o budowie osiowosymetrycznej oraz dla przetworników wykorzystujących metodę samoporównawczą. W obu przypadkach porównano wyniki teoretyczne i eksperymentalne.
EN
In this paper fundamental types of output signals obtained when using eddy current methods for non-destructive testing have been discussed. Approximations of the signals have been presented for transducers of axisymmetric construction and for transducers using self-compensating technique. In both the cases theoretical and experimental results have been compared.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Procedura optymalizacji, wykorzystująca algorytm genetyczny, została zaimplementowana w języku MATLAB i zastosowana do znalezienia najlepszych parametrów wzbudników w układach defektoskopii wiroprądowej. Modyfikując funkcję celu i zmienne decyzyjne można tę samą procedurę wykorzystać również w innych zagadnieniach optymalizacji. Podano przykładowe wyniki obliczeń oraz rezultaty badań eksperymentalnych.
EN
An optimization procedure which makes use of a genetic algorithm was implemented in MATLAB and applied for finding the best parameters of exciters in eddy current flaw detection systems. The same procedure can be used for other optimization problems by modifying the objective function and decision variables. Exemplary results of calculations and experiments are given.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy opisano samoporównawczy jarzmowy przetwornik wiroprądowy. Rozważono dwa układy różnicowe. Przedstawiono uproszczoną analizę układów pomiarowych oraz wyniki badań eksperymentalnych, w których przetwornik byt wykorzystywany do wykrycia wad w płycie duraluminiowej.
EN
In the paper a self-comparing yoke eddy current transducer is described. Two differential systems are considered. Simplified analysis of the measuring systems is given as well as results of experiments in which the transducer was used for detecting flaws in a piąte made of duralumin.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy omówiono zagadnienia wiroprądowego badania struktur o niskiej konduktywności. Rozważane układy mają parametry elektryczne zbliżone do parametrów organizmów żywych. Przedstawiono przetwornik i układ pomiarowy. W celu wykazania użyteczności proponowanej metody podano wyniki wybranych eksperymentów.
EN
In this paper, problems of eddy current testing of low conductivity structures are discussed. The considered structures have electrical parameters very close to the parameters of living organisms. An eddy current transducer and the whole measuring system is presented. Results of selected experiments are given in order to prove usability of the proposed method.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono teoretyczną analizę umożliwiającą znalezienie pasma częstotliwości prądu wzbudzającego, które powinno być użyte przy wiroprądowym badaniu płyt wykonanych z materiału przewodzącego prąd elektryczny. W laboratoryjnych testach wykorzystano komputerowo sterowane wieloczęstotliwościowe układy defektoskopii wiroprądowej z różnego rodzaju czujnikami. Wyniki eksperymentów potwierdzają przewidywania teoretyczne.
EN
In this paper theoretical analysis is presented which gives the possibility to determine a frequency band of the exciting current, which should be used in eddy current testing of plates made of electrically conducting materials. Computer controlled multifrequency eddy current defect-detection systems with different sensors were utilized in laboratory tests. Results of experiments confirm theoretical assumptions.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiamy analizę teoretyczną, która daje możliwość określenia optymalnego pasma częstotliwości prądu wzbudzającego przy wiroprądowym badaniu przewodzących rur. Rozważamy sytuację, gdy cewki wzbudzające znajdują się w ustawieniu osiowosymetrycznym wewnątrz przewodzącej rury. Metoda przedstawiona w pracy powinna działać niezależnie od rodzaju czujnika pola magnetycznego użytego w pomiarach.
EN
We present theoretical analysis which gives the possibility to predict the optimum excitation frequency band in eddy current examination of conducting tubes. We consider a situation where excitation coils are inside the conducting tube in an axisymmetric position to it. The method presented in the paper should work independently on kinds of magnetic field sensor used in measurements.
In the paper a number of electromagnetic methods for material testing are presented in a simplified way. Electric, magnetic and electromagnetic methods are discussed. Two methods for flaw identification are described: those of regularisation and artificial neural networks. In the full text formule and more detalis will be given. For lack of place, no account has been taken of methods utilising scattering of electromagnetic fields, reflection of microwaves and nonlinear effects. The authors put the mentioned topics an the curricula in electrical engineering. They meet the needs of the modern industry.
PL
W referacie przedstawiono w uproszczeniu kilka elektromagnetycznych metod testowania materiału. Omówione zostały metody elektryczne, magnetyczne i elektromagnetyczne. Opisano także dwie metody identyfikacyjne wad: regularyzacji oraz sztucznych sieci neuronowych. Ze względu na brak miejsca, nie zamieszczono żadnego podsumowania metod wykorzystania efektu rozpraszania pól elektromagnetycznych, odbicia mikrofali oraz zjawisk nieliniowych. Autorzy zamieszczają powyższe zagadnienia w programach studiów wyższych wydziału elektrycznego. Jest to związane z potrzebami nowoczesnego przemysłu.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.