本發(fā)明屬于渦流無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種脈沖渦流檢測(cè)方法，具體涉及一種基于快速傅里葉變換動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：
渦流檢測(cè)(EddyCurrentTesting,ET)是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的一種無(wú)損檢測(cè)方法，其檢測(cè)對(duì)象為導(dǎo)電材料的表面及近表面缺陷。脈沖渦流檢測(cè)(pulsededdycurrent，PEC)技術(shù)是在常規(guī)渦流檢測(cè)的基礎(chǔ)上快速發(fā)展起來(lái)的，與傳統(tǒng)技術(shù)中使用單個(gè)頻率作為激勵(lì)不同，使用了脈沖激勵(lì)，為周期性矩形脈沖。脈沖激勵(lì)電流的電磁場(chǎng)在導(dǎo)體中激勵(lì)出脈沖渦流，脈沖渦流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)被傳感器接收。如果導(dǎo)體中有缺損，那么導(dǎo)體中的脈沖渦流及其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)有不同。由于脈沖激勵(lì)包含了從直流到高頻(高頻一般為幾十kHz到幾百kHz)的很寬的頻譜，不同頻率形成的渦流在金屬中具有不同的滲透深度，因此能夠一次掃描檢測(cè)多層結(jié)構(gòu)不同深度的缺陷。以目前的脈沖渦流檢測(cè)來(lái)說(shuō)，時(shí)域峰值大小和峰值時(shí)間對(duì)于進(jìn)一步提高脈沖渦流檢測(cè)性能已經(jīng)表現(xiàn)出局限性。目前尋求的其他時(shí)域和時(shí)頻域特征量盡管各具特色，但也還沒(méi)有哪方面表現(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此，將脈沖渦流研究推進(jìn)到動(dòng)態(tài)軌跡的一步，正如傳統(tǒng)渦流研究動(dòng)態(tài)軌跡一樣，是一個(gè)值得大力關(guān)注的方向。中國(guó)專利(公開號(hào)：CN101413923A)公開了一種變脈寬激勵(lì)的脈沖渦流檢測(cè)方法。該方法采用變脈寬激勵(lì)，可對(duì)被檢構(gòu)件的各區(qū)域特征進(jìn)行檢測(cè)。中國(guó)專利(公開號(hào)：CN101581699A)公開了一種基于時(shí)間閘的脈沖渦流無(wú)損檢測(cè)方法，用陣列區(qū)域內(nèi)各位置點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在同一時(shí)間點(diǎn)的相對(duì)幅值數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，以得到被檢構(gòu)件的缺陷信息。上述方法存在如下不足：(1)用時(shí)域內(nèi)的特征量進(jìn)行信號(hào)表征，無(wú)法充分利用豐富的頻域信息；(2)提離效應(yīng)對(duì)檢測(cè)的影響很大，不能有效地抑制檢測(cè)過(guò)程中未知的提離干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供一種基于快速傅里葉變換(FastFourierTransform，F(xiàn)FT)動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法，利用豐富的頻域信息，將復(fù)頻譜特征向量和動(dòng)態(tài)軌跡相結(jié)合，能夠檢測(cè)缺陷，并有效抑制檢測(cè)過(guò)程中的提離效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)速度快、效果好，抗干擾能力強(qiáng)的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案?；诳焖俑道锶~變換動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：1)設(shè)定無(wú)缺陷區(qū)域：將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的上表面可判定為無(wú)缺陷的區(qū)域，且探頭無(wú)提離；2)采集參考信號(hào)：采集步驟1)中探頭的脈沖渦流信號(hào)，并保存為參考信號(hào)；3)調(diào)試提離高度：提升探頭與被檢件的上表面之間高度距離；4)建立純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)：采集無(wú)提離及不同提離高度時(shí)探頭信號(hào)，并保存為提離信號(hào)，建立純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；5)提離信號(hào)FFT分解：對(duì)純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中的提離信號(hào)進(jìn)行FFT分解，將分解后的各個(gè)諧波頻率的幅值和相位信息同時(shí)繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對(duì)各個(gè)諧波信號(hào)的純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)；6)采集被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)：將探頭放置在步驟3)中所述被檢件的上表面待檢區(qū)域，沿一定方向掃查，在掃查過(guò)程中連續(xù)采集掃查信號(hào)并保存；7)被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)FFT分解：對(duì)被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)進(jìn)行FFT分解，將不同諧波的動(dòng)態(tài)幅值和相位信息同時(shí)繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)；使被檢件各個(gè)諧波成分的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡圖與純提離信號(hào)的動(dòng)態(tài)軌跡圖處于同一復(fù)平面內(nèi)；8)比較被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)和純提離掃描信號(hào)的軌跡，判斷提離及缺陷的存在與大小：觀察被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)FFT分解后的動(dòng)態(tài)軌跡點(diǎn)是否位于提離信號(hào)FFT分解后的動(dòng)態(tài)軌跡中的提離為零處，如果是，表明無(wú)提離，則只需進(jìn)行步驟9)通過(guò)動(dòng)態(tài)軌跡判斷缺陷大??；如果否，表明有提離，則需進(jìn)行步驟9)及后面的步驟；9)動(dòng)態(tài)軌跡夾角分析：觀察各個(gè)諧波下被檢件的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡是否有夾角；如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在；10)如果同時(shí)存在提離和缺陷，則采用動(dòng)態(tài)軌跡方法抑制提離，得出無(wú)提離時(shí)的脈沖渦流檢測(cè)時(shí)域差分信號(hào)；首先是將被檢件各諧波的動(dòng)態(tài)軌跡進(jìn)行平移：將被檢件各諧波的動(dòng)態(tài)軌跡平移到純提離信號(hào)FFT分解后的相應(yīng)諧波的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后被檢件各諧波的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)；11)平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)合成：采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對(duì)掃描路徑上同一個(gè)采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成，則合成后的信號(hào)可抑制提離效應(yīng)；12)獲得抑制提離效應(yīng)后的被檢件缺陷信號(hào)：將上述平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)中采樣點(diǎn)的合成信號(hào)減去無(wú)提離無(wú)缺陷時(shí)的被檢件參考信號(hào)，得到差分信號(hào)，用差分信號(hào)乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，最后得到抑制提離效應(yīng)后的缺陷信號(hào)。進(jìn)一步地，所述提離高度是探頭下表面到被檢件上表面的垂直距離。進(jìn)一步地，所述經(jīng)驗(yàn)系數(shù)是由交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離乘以探頭的屬性系數(shù)α，其公式為：Κ＝αL；式中：K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，α是探頭的屬性系數(shù)。進(jìn)一步地，所述交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離是指交點(diǎn)到提離零點(diǎn)之間的直線距離，其公式為：式中：交點(diǎn)的坐標(biāo)為(a,b)，a是交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，b是交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；提離零點(diǎn)的坐標(biāo)為(c,d)，c是提離零點(diǎn)的橫坐標(biāo)，d是提離零點(diǎn)的縱坐標(biāo)。進(jìn)一步地，所述交點(diǎn)是被檢件動(dòng)態(tài)軌跡的二項(xiàng)式擬合曲線與純提離動(dòng)態(tài)軌跡的二項(xiàng)式擬合曲線相交的點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果是：借鑒了傳統(tǒng)渦流檢測(cè)阻抗分析的思想，利用脈沖渦流信號(hào)頻譜豐富的特點(diǎn)，將FFT分解后的幅值信息和相位信息組成復(fù)頻譜特征向量，并與動(dòng)態(tài)軌跡相結(jié)合，通過(guò)動(dòng)態(tài)軌跡夾角表征缺陷信息，平移被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)至提離零點(diǎn)處抑制提離效應(yīng)。該方法具有檢測(cè)速度快、效果好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明基于快速傅里葉變換動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法的流程圖。圖2a是本發(fā)明中探頭掃查無(wú)缺陷區(qū)域時(shí)FFT分解后的純提離時(shí)的動(dòng)態(tài)軌跡結(jié)果圖。圖2b是本發(fā)明中FFT分解探頭掃查有腐蝕無(wú)提離及提離動(dòng)態(tài)軌跡的結(jié)果圖。圖3a是本發(fā)明中提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖3b是本發(fā)明中提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖4a是本發(fā)明中提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖4b是本發(fā)明中提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖5a是本發(fā)明中提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖5b是本發(fā)明中提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖6a是本發(fā)明中提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖6b是本發(fā)明中提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的基于快速傅里葉變換動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法，包括建立純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)104、建立純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)106、平移被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡111及合成平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)112。純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)104和純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)106的建立過(guò)程：將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的可判定為無(wú)缺陷區(qū)域處101，且探頭沒(méi)有提離；采集脈沖渦流信號(hào)并作為參考信號(hào)102用于后續(xù)信號(hào)差分。將探頭放置在無(wú)缺陷處調(diào)試提離高度103，然后采集信號(hào)并保存為純提離信號(hào)，建立純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)104。提離可以用已知厚度的不導(dǎo)電均勻塑料膜片放在探頭和被檢件表面之間來(lái)模擬。對(duì)純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中的提離信號(hào)進(jìn)行FFT分解105，將分解后的各個(gè)諧波頻率的幅值和相位信息同時(shí)繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對(duì)各個(gè)諧波信號(hào)的純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)106。當(dāng)建立了合適數(shù)量的純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)和純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)后，在檢測(cè)過(guò)程中就可以以此為基礎(chǔ)來(lái)分析缺陷信號(hào)。缺陷檢測(cè)及抑制提離效應(yīng)的過(guò)程：將探頭放置在被檢件表面待檢區(qū)域，采集被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)107。對(duì)被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)進(jìn)行FFT分解108，將不同諧波的動(dòng)態(tài)幅值和相位信息同時(shí)繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)。觀察被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)FFT分解后的動(dòng)態(tài)軌跡點(diǎn)是否位于提離信號(hào)FFT分解后的動(dòng)態(tài)軌跡中的提離為零處109，如果是，表明無(wú)提離，進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌跡夾角分析110，觀察各個(gè)諧波下被檢件的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡是否有夾角。如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在；返回到采集被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)107；如果否，表明有提離，進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌跡夾角分析110，同樣觀察各個(gè)諧波下被檢件的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡是否有夾角。如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在。如果同時(shí)存在提離和缺陷，首先將被檢件的動(dòng)態(tài)軌跡平移到純提離信號(hào)FFT分解后的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡111。然后，采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對(duì)掃描路徑上同一個(gè)采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成，則合成后的信號(hào)可抑制提離效應(yīng)112。最后，將上述平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)中采樣點(diǎn)的合成信號(hào)減去無(wú)提離無(wú)缺陷時(shí)的被檢件參考信號(hào)，得到差分信號(hào)，用差分信號(hào)乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，最后獲得抑制提離效應(yīng)后被檢件缺陷信號(hào)113。實(shí)施例：以下列舉本發(fā)明的一個(gè)較佳具體實(shí)施方式?；诳焖俑道锶~變換動(dòng)態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測(cè)方法，實(shí)施流程如下：1)首先，將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的可判定為無(wú)缺陷處101，且探頭沒(méi)有提離，采集此時(shí)的信號(hào)作為參考信號(hào)R102,提離高度逐漸增加103,采集N個(gè)提離信號(hào)，建立純提離信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)104，并記為{L(n)；n＝0,1,…,N-1}。例如，提離高度(mm)依次為0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0，產(chǎn)生7個(gè)提離信號(hào)，n＝0,1,2,3,4,5,6.2)其次，對(duì)純提離信號(hào)進(jìn)行FFT分解105，將分解后的各個(gè)諧波頻率的幅值和相位信息同時(shí)繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對(duì)各個(gè)諧波信號(hào)的純提離復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)106。3)然后，對(duì)于被檢件待測(cè)區(qū)域的未知缺陷及未知提離的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào),執(zhí)行下面的操作：①對(duì)采集被檢件的動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)107進(jìn)行FFT分解108，將不同諧波的動(dòng)態(tài)幅值和相位信息同時(shí)繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)。②比較被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)和純提離掃描信號(hào)的軌跡，判斷是否有提離109，進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌跡夾角分析110缺陷的存在與大小。③如果同時(shí)存在提離和缺陷，將被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡平移到純提離信號(hào)FFT分解后的復(fù)頻譜動(dòng)態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后掃描被檢件動(dòng)態(tài)軌跡111。④采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對(duì)掃描路徑上同一個(gè)采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成,得到合成平移后被檢件動(dòng)態(tài)掃描信號(hào)(合成信號(hào)C)112。⑤計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，用于補(bǔ)償合成信號(hào)C減去無(wú)提離無(wú)缺陷時(shí)的被檢件參考信號(hào)R而得到的差分信號(hào)，最后獲得抑制提離效應(yīng)后被檢件缺陷信號(hào)113。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計(jì)算如下：Κ＝αL；式中：L為純提離軌跡和缺陷軌跡的交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；α是探頭的屬性系數(shù)，和具體的探頭有關(guān)，根據(jù)探頭和帶缺陷試樣的檢測(cè)結(jié)果確定；a是交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，b是交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；c是提離零點(diǎn)的橫坐標(biāo)，d是提離零點(diǎn)的縱坐標(biāo)。然后，將經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K帶入到如下計(jì)算式得到抑制提離效應(yīng)后的脈沖渦流檢測(cè)時(shí)域差分信號(hào)：S＝K*(C-R)；式中：S為抑制提離效應(yīng)后的脈沖渦流檢測(cè)時(shí)域差分信號(hào)；C為合成信號(hào)；R為參考信號(hào)。圖2a示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz)的純提離信號(hào)的FFT分解結(jié)果，圖中的數(shù)字是實(shí)驗(yàn)點(diǎn)序號(hào)。序號(hào)增大提離依次增大；圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz)，有腐蝕無(wú)提離信號(hào)(位于1.5mm下第二層的Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷)及純提離信號(hào)的FFT分解結(jié)果?！唉ぁ碧?hào)是純提離數(shù)據(jù)庫(kù)中的純提離軌跡上的點(diǎn)，“*”號(hào)是腐蝕試件檢測(cè)時(shí)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。由圖2a和圖2b可以看出，該種顯示是一種類似于傳統(tǒng)的阻抗方法的顯示，提離軌跡和缺陷軌跡具有明顯的夾角，該特征可以用來(lái)檢測(cè)缺陷。不同的諧波頻率動(dòng)態(tài)軌跡和缺陷軌跡夾角不同，其中一些諧波頻率動(dòng)態(tài)軌跡和缺陷軌跡夾角較大，可用來(lái)較好地指示缺陷。具體可較好指示缺陷的諧波頻率成分與所用探頭的電磁特性和基波頻率等有關(guān)。在實(shí)際檢測(cè)中，可根據(jù)帶缺陷試樣的檢測(cè)結(jié)果選擇確定這些諧波頻率。圖3a和圖3b示出了依據(jù)本發(fā)明11倍頻(1100Hz),探頭在提離0.5mm和1.0mm的情況下，掃描位于1.5mm下第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡，并對(duì)各軌跡點(diǎn)進(jìn)行二項(xiàng)式擬合。黑色“*”號(hào)代表有提離時(shí)的結(jié)果軌跡，并用黑色曲線擬合，序號(hào)代表移動(dòng)的順序；黑色“+”號(hào)代表平移后的軌跡，并用黑色曲線進(jìn)行擬合。圖4a和圖4b示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz),探頭在提離0.5mm和1.0mm的情況下，掃描位于3.0mm下第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡，并對(duì)各軌跡點(diǎn)進(jìn)行二項(xiàng)式擬合。黑色“*”號(hào)代表有提離時(shí)的結(jié)果軌跡，并用黑色曲線擬合，序號(hào)代表移動(dòng)的順序；黑色“+”號(hào)代表平移后的軌跡，并用黑色曲線進(jìn)行擬合。圖5a示出了依據(jù)本發(fā)明提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時(shí)采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號(hào)曲線圖；圖5b示出了依據(jù)本發(fā)明提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時(shí)采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號(hào)曲線圖。圖6a示出了依據(jù)本發(fā)明提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時(shí)采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號(hào)曲線圖；圖6b示出了依據(jù)本發(fā)明提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時(shí)采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號(hào)曲線圖。由圖5a、圖5b和圖6a、圖6b可以看到，對(duì)于不同提離高度和不同埋深的腐蝕缺陷信號(hào)，提離抑制后的差分信號(hào)曲線與原始差分信號(hào)具有很高的重合度，提離效應(yīng)均得到了很好的抑制。