一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法，包括激勵(lì)線圈、磁芯、檢測線圈、信號(hào)調(diào)節(jié)器、A/D采集卡、計(jì)算機(jī)、電源、脈沖信號(hào)激勵(lì)器和功率放大器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)，加載在激勵(lì)探頭上，從而在工件亞表面及深層處感應(yīng)出交變的脈沖磁場，通過信號(hào)調(diào)理電路繼續(xù)濾波和去噪，利用基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡采集，采用瞬態(tài)信號(hào)分析方法繪制出BX和BZ方向的感應(yīng)電壓信號(hào)峰值波形，實(shí)現(xiàn)亞表面缺陷及深層缺陷的智能識(shí)別和量化。本發(fā)明有效彌補(bǔ)深層缺陷交流電磁場檢測技術(shù)的不足，為結(jié)構(gòu)體亞表面及深層缺陷高靈敏度全面快速定量識(shí)別提供一種全新的方法，提高裝備結(jié)構(gòu)的本質(zhì)安全水平。
【專利說明】一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電磁無損檢測方法，尤其涉及一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]交流電磁場檢測(ACFM)是一種非接觸電磁無損檢測技術(shù)，由于其具有非接觸檢測，數(shù)學(xué)模型明確，定量識(shí)別精度高，檢測速度快，對(duì)探頭的提離運(yùn)動(dòng)不敏感等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于土木工程、石油化工、電力及核工業(yè)等領(lǐng)域。但是，由于目前大多ACFM技術(shù)理論中以6000Hz左右的單頻正弦交流電信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，由于集膚效應(yīng)，感應(yīng)電流集中于工件表面，感應(yīng)電磁場透入深度較淺，無法實(shí)現(xiàn)工件中非表面缺陷的檢測，一般只適用于表面缺陷的檢測，致使現(xiàn)有的ACFM技術(shù)和裝備不能滿足設(shè)備結(jié)構(gòu)物不同類型深層缺陷的全面檢測需求，大大降低了交流電磁場檢測技術(shù)的實(shí)用性和檢測效率，在很大程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展和深化，如何提高ACFM檢測技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)物亞表面及深層的隱藏缺陷的檢測靈敏度顯得十分重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0005]一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置，包括激勵(lì)線圈、磁芯、檢測線圈、信號(hào)調(diào)節(jié)器、A/D采集卡、計(jì)算機(jī)、電源、脈沖信號(hào)激勵(lì)器和功率放大器，所述檢測線圈位于所述磁芯中部的下方并貼近工件的工件缺陷處，所述檢測線圈的信號(hào)輸出端依次通過所述信號(hào)調(diào)節(jié)器和所述A/D采集卡與所述計(jì)算機(jī)連接，所述電源同時(shí)與所述信號(hào)調(diào)節(jié)器和所述脈沖信號(hào)激勵(lì)器連接，所述脈沖信號(hào)激勵(lì)器的信號(hào)輸出端通過所述功率放大器與所述激勵(lì)線圈連接，所述激勵(lì)線圈位于所述磁芯的中段。
[0006]具體地，所述信號(hào)調(diào)節(jié)器由前置放大器AD620和巴特沃斯濾波器組成，A/D采集卡為一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡。
[0007]一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測方法，包括以下步驟:
[0008](I)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率及幅值的周期性脈沖信號(hào)；
[0009](2)采用材料為錳鋅鐵氧體的磁芯作為激勵(lì)探頭的骨架，并在其上繞制一定匝數(shù)的線圈作為激勵(lì)線圈，二者組成激勵(lì)探頭，同時(shí)在磁芯的缺口處設(shè)置用于提取工件畸變信號(hào)的檢測線圈；
[0010](3)將步驟(I)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，經(jīng)過功率放大器加載到步驟(2)中的激勵(lì)探頭，根據(jù)交流電的集膚效應(yīng)，用于在工件亞表面及深層處感應(yīng)出交變的脈沖磁場；
[0011](4)利用步驟(2)中檢測探頭提取工件表面X和Z方向的畸變信號(hào)，然后輸入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)濾波和消噪，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理和顯示；
[0012](5)根據(jù)計(jì)算機(jī)采集的缺陷特征信號(hào)，利用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，提取檢測探頭在工件表面每個(gè)位置的BX和BZ感應(yīng)電壓信號(hào)分布的峰值，繪制出沿測試路徑方向的BX和BZ的峰值波形曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件亞表面及深層缺陷的智能識(shí)別和量化。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟(2)的檢測探頭主要由正交的BX檢測線圈和BZ檢測線圈組成，分別用于提取感應(yīng)電壓信號(hào)在X和Z方向的畸變值。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明是一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置及檢測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明由脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)，加載在激勵(lì)探頭上，從而在工件亞表面及深層處感應(yīng)出交變的脈沖磁場，通過信號(hào)調(diào)理電路繼續(xù)濾波和去噪，利用基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡采集，采用瞬態(tài)信號(hào)分析方法繪制出BX和BZ方向的感應(yīng)電壓信號(hào)峰值波形，實(shí)現(xiàn)亞表面缺陷及深層缺陷的智能識(shí)別和量化。本發(fā)明有效彌補(bǔ)深層缺陷交流電磁場檢測技術(shù)的不足，為結(jié)構(gòu)體亞表面及深層缺陷高靈敏度全面快速定量識(shí)別提供一種全新的方法，提高裝備結(jié)構(gòu)的本質(zhì)安全水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述亞表面缺陷檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1_激勵(lì)線圈、2-磁芯、3-檢測線圈、4-工件、5-工件缺陷處。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0019]如圖1所示:一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置，包括激勵(lì)線圈1、磁芯
2、檢測線圈3、信號(hào)調(diào)節(jié)器、A/D采集卡、計(jì)算機(jī)、電源、脈沖信號(hào)激勵(lì)器和功率放大器，檢測線圈3位磁芯2中部的下方并貼近工件4的工件缺陷處5，檢測線圈3的信號(hào)輸出端依次通過信號(hào)調(diào)節(jié)器和A/D采集卡與計(jì)算機(jī)連接，電源同時(shí)與信號(hào)調(diào)節(jié)器和脈沖信號(hào)激勵(lì)器連接，脈沖信號(hào)激勵(lì)器的信號(hào)輸出端通過功率放大器與激勵(lì)線圈I連接，激勵(lì)線圈I位于磁芯2的中段，信號(hào)調(diào)節(jié)器由前置放大器AD620和巴特沃斯濾波器組成，A/D采集卡為一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡。
[0020]如圖1所示:一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測方法，包括以下步驟:
[0021](I)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率及幅值的周期性脈沖信號(hào)；
[0022](2)采用材料為錳鋅鐵氧體的磁芯作為激勵(lì)探頭的骨架，并在其上繞制一定匝數(shù)的線圈作為激勵(lì)線圈，二者組成激勵(lì)探頭，同時(shí)在磁芯的缺口處設(shè)置用于提取工件畸變信號(hào)的檢測線圈；
[0023](3)將步驟(I)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，經(jīng)過功率放大器加載到步驟(2)中的激勵(lì)探頭，根據(jù)交流電的集膚效應(yīng)，用于在工件亞表面及深層處感應(yīng)出交變的脈沖磁場；
[0024](4)利用步驟(2)中檢測探頭提取工件表面X和Z方向的畸變信號(hào)，然后輸入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)濾波和消噪，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理和顯示；
[0025](5)根據(jù)計(jì)算機(jī)采集的缺陷特征信號(hào)，利用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，提取檢測探頭在工件表面每個(gè)位置的BX和BZ感應(yīng)電壓信號(hào)分布的峰值，繪制出沿測試路徑方向的BX和BZ的峰值波形曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件亞表面及深層缺陷的智能識(shí)別和量化，所述步驟(2)的檢測探頭主要由正交的BX檢測線圈和BZ檢測線圈組成，分別用于提取感應(yīng)電壓信號(hào)在X和Z方向的畸變值。
【權(quán)利要求】
1.一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置，其特征在于:包括激勵(lì)線圈、磁芯、檢測線圈、信號(hào)調(diào)節(jié)器、A/D采集卡、計(jì)算機(jī)、電源、脈沖信號(hào)激勵(lì)器和功率放大器，所述檢測線圈位于所述磁芯中部的下方并貼近工件的工件缺陷處，所述檢測線圈的信號(hào)輸出端依次通過所述信號(hào)調(diào)節(jié)器和所述A/D采集卡與所述計(jì)算機(jī)連接，所述電源同時(shí)與所述信號(hào)調(diào)節(jié)器和所述脈沖信號(hào)激勵(lì)器連接，所述脈沖信號(hào)激勵(lì)器的信號(hào)輸出端通過所述功率放大器與所述激勵(lì)線圈連接，所述激勵(lì)線圈位于所述磁芯的中段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測裝置，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)節(jié)器由前置放大器AD620和巴特沃斯濾波器組成，A/D采集卡為一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡。
3.一種基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率及幅值的周期性脈沖信號(hào)； (2)采用材料為錳鋅鐵氧體的磁芯作為激勵(lì)探頭的骨架，并在其上繞制一定匝數(shù)的線圈作為激勵(lì)線圈，二者組成激勵(lì)探頭，同時(shí)在磁芯的缺口處設(shè)置用于提取工件畸變信號(hào)的檢測線圈； (3)將步驟(I)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，經(jīng)過功率放大器加載到步驟(2)中的激勵(lì)探頭，根據(jù)交流電的集膚效應(yīng)，用于在工件亞表面及深層處感應(yīng)出交變的脈沖磁場； (4)利用步驟(2)中檢測探頭提取工件表面X和Z方向的畸變信號(hào)，然后輸入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)濾波和消噪，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理和顯示； (5)根據(jù)計(jì)算機(jī)采集的缺陷特征信號(hào)，利用瞬態(tài)信號(hào)分析方法，提取檢測探頭在工件表面每個(gè)位置的BX和BZ感應(yīng)電壓信號(hào)分布的峰值，繪制出沿測試路徑方向的BX和BZ的峰值波形曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件亞表面及深層缺陷的智能識(shí)別和量化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于交流電磁場的亞表面缺陷檢測方法，其特征在于:步驟(2)所述的檢測探頭主要由正交的BX檢測線圈和BZ檢測線圈組成，分別用于提取感應(yīng)電壓信號(hào)在X和Z方向的畸變值。
【文檔編號(hào)】G01N27/82GK104049031SQ201410261624
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】李偉, 陳國明, 張傳榮, 劉濤 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(華東)