一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無損檢測方法，具體涉及一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流電磁場檢測技術(shù)是一種新興的無損檢測技術(shù)，具有非接觸測量、受工件材 料影響小、無需標(biāo)定等獨特優(yōu)點，在覆蓋有防腐涂層的結(jié)構(gòu)表面裂紋檢測領(lǐng)域有 良好的應(yīng)用前景。利用ACFM技術(shù)檢測表面裂紋時，激勵探頭在工件表面感應(yīng)出 均勻電流，當(dāng)有裂紋存在時，電流從裂紋的兩邊和底部繞過，引起表面電磁場擾動，記 錄電磁場信號并分析處理，可獲得描述裂紋狀態(tài)的尺寸信息，從而達到定量分析的目的， 裂紋尺寸的反演一直是A CFM技術(shù)的核心，不僅直接影響著交流電磁場檢測的精度，而 且對后續(xù)的結(jié)構(gòu)安全評估和壽命預(yù)測等方面有著顯著的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝，所述算 法對含任意形狀裂紋構(gòu)件的電磁場分布進行了數(shù)值模擬分析，獲得了磁場分布與裂紋尺 寸形狀之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝，包括四個步驟： 第一步：特征信號提取 在交流電磁場檢測中，裂紋附近的磁場分布是一個空間矢量，把磁感應(yīng)強度信號按 照裂紋的長度分量、寬度分量和深度分量進行分解，在三個分量分析中，假定其他兩個分量 恒定，逐一分析每個分量裂紋，建立磁場與裂紋的對應(yīng)關(guān)系，篩選出裂紋外形尺寸特征量； 第二步：靈敏度計算 1) 長度靈敏度計算，計算長度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為長度靈敏度； 2) 寬度靈敏度計算，計算寬度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果走乂為覽度靈敏度； 3) 深度靈敏度計算，計算深度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為深度靈敏度； 第三步：裂紋外形尺寸特征量提取 依據(jù)交流電磁場理論，計算深度分量波形峰谷間距d，在距離裂紋兩倍d距離的測點處 計算長度分量信號幅值，與長度分量信號幅值的最小值一起組成裂紋外形尺寸信息特征向 量； 第四步，裂紋量化步驟 1) 輸入深度分量峰值間距和長度靈敏度； 2) 由深度分量峰值間距和長度靈敏度，經(jīng)過差值計算，得到裂紋長度； 3) 依據(jù)得到的裂紋長度和深度靈敏度，進行插值計算，得到深度分量； 4)依據(jù)得到的裂紋深度和寬度靈敏度，進行插值計算，得到寬度分量。
[0005] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1)本發(fā)明對含任意形狀裂紋構(gòu)件的電磁場分布進行了數(shù)值模擬分析，獲得了磁場分 布與裂紋尺寸形狀之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。
[0006] 2)本發(fā)明性能可靠、工作穩(wěn)定； 3) 本發(fā)明信噪比高，缺陷分辨能力強； 4) 系統(tǒng)配置簡單靈活，以達到更多通道的要求； 5) 本發(fā)明可靠性高，數(shù)據(jù)準確。
【具體實施方式】
[0007] 在本發(fā)明算法中，依據(jù)磁場信號的數(shù)學(xué)模型為： 在交流電磁場檢測中，檢測電流的產(chǎn)生方式包括注入式和感應(yīng)式兩種，不管是用哪 種方式激勵，工件表面的電流均為勻強電流，因此它所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場是勻強磁場，當(dāng) 工件表面有裂紋存在時，這個勻強磁場受到擾動，引起與裂紋信息相關(guān)的磁場信號畸變 ，這就是用于A CFM分析和反的原始信號。
[0008] 由于檢測環(huán)境和待測工件表面條件的限制，A CFM技術(shù)多以感應(yīng)式激勵產(chǎn)生均 勻電流。為了方便計算裂紋引起的電磁場的擾動，可以將表示磁場分布的矢量磁位Ψ 分為兩部分 ψ(χ, y, Z,t) = Ψ〇(χ, y, z,t) + ψΡ(χ, y, z,t) (I) 式中，Ψ〇為檢測電流感應(yīng)的矢量勢函數(shù)；ΨΡ為裂紋引起的電場擾動感應(yīng)的矢量勢 函數(shù)，t為裂紋引起時刻。
[0009] 根據(jù)電磁感應(yīng)，矢量勢函數(shù)Ψ〇和ΨΡ都滿足 L aplace 方程
(2) 其中，:媽丨滿足無裂紋狀態(tài)的邊界條件
式中，Pr為材料的相對磁導(dǎo)率；δ為電流趨膚層厚度。
[0010] Ψ P滿足含裂紋狀態(tài)的邊界條件
電流趨膚層厚度S可由下式求出 CN 105181788 A 說明書 3/3 頁
式中，μ 〇為真空磁導(dǎo)率；μ為材料的磁導(dǎo)率，μ = yry〇;〇為 電導(dǎo)率；f為電流頻率；ω為電流的角頻率。
[0011] 本發(fā)明包括以下四個步驟： 第一步：特征信號提取 在交流電磁場檢測中，裂紋附近的磁場分布是一個空間矢量，把磁感應(yīng)強度信號按 照裂紋的長度分量、寬度分量和深度分量進行分解，在三個分量分析中，假定其他兩個分量 恒定，逐一分析每個分量裂紋，建立磁場與裂紋的對應(yīng)關(guān)系，篩選出裂紋外形尺寸特征量； 第二步：靈敏度計算 1) 長度靈敏度計算，計算長度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為長度靈敏度； 2) 寬度靈敏度計算，計算寬度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果走乂為覽度靈敏度； 3) 深度靈敏度計算，計算深度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為深度靈敏度； 第三步：裂紋外形尺寸特征量提取 依據(jù)交流電磁場理論，計算深度分量波形峰谷間距d，在距離裂紋兩倍d距離的測點處 計算長度分量信號幅值，與長度分量信號幅值的最小值一起組成裂紋外形尺寸信息特征向 量； 第四步，裂紋量化步驟 1) 輸入深度分量峰值間距和長度靈敏度； 2) 由深度分量峰值間距和長度靈敏度，經(jīng)過差值計算，得到裂紋長度； 3) 依據(jù)得到的裂紋長度和深度靈敏度，進行插值計算，得到深度分量； 4) 依據(jù)得到的裂紋深度和寬度靈敏度，進行插值計算，得到寬度分量。
【主權(quán)項】
1. 一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝，其特征是：包括四個步驟： 第一步：特征信號提取 在交流電磁場檢測中，裂紋附近的磁場分布是一個空間矢量，把磁感應(yīng)強度信號按 照裂紋的長度分量、寬度分量和深度分量進行分解，在三個分量分析中，假定其他兩個分量 恒定，逐一分析每個分量裂紋，建立磁場與裂紋的對應(yīng)關(guān)系，篩選出裂紋外形尺寸特征量； 磁場分布的矢量磁位V分為兩部分 V(x,y,z,t) = ￥〇(x,y,z,t) + ￥P(x,y,z,t) (I) 式中，VO為檢測電流感應(yīng)的矢量勢函數(shù)；VP為裂紋引起的電場擾動感應(yīng)的矢量勢 函數(shù)，t為裂紋引起時刻； 第二步：靈敏度計算 1) 長度靈敏度計算，計算長度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為長度靈敏度； 2) 寬度靈敏度計算，計算寬度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果走乂為覽度靈敏度； 3) 深度靈敏度計算，計算深度分量的信號幅值與無裂紋時的對應(yīng)分量信號幅值之比， 結(jié)果定義為深度靈敏度； 第三步：裂紋外形尺寸特征量提取 依據(jù)交流電磁場理論，計算深度分量波形峰谷間距d，在距離裂紋兩倍d距離的測點處 計算長度分量信號幅值，與長度分量信號幅值的最小值一起組成裂紋外形尺寸信息特征向 量； 第四步，裂紋量化步驟 1) 輸入深度分量峰值間距和長度靈敏度； 2) 由深度分量峰值間距和長度靈敏度，經(jīng)過差值計算，得到裂紋長度； 3) 依據(jù)得到的裂紋長度和深度靈敏度，進行插值計算，得到深度分量； 4) 依據(jù)得到的裂紋深度和寬度靈敏度，進行插值計算，得到寬度分量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無損檢測結(jié)構(gòu)表面裂紋工藝，包括四個步驟：第一步：特征信號提取，在交流電磁場檢測中，裂紋附近的磁場分布是一個空間矢量，把磁感應(yīng)強度信號按照裂紋的長度分量、寬度分量和深度分量進行分解，在三個分量分析中，假定其他兩個分量恒定，逐一分析每個分量裂紋，建立磁場與裂紋的對應(yīng)關(guān)系，篩選出裂紋外形尺寸特征量；第二步：靈敏度計算，包括長度靈敏度計算、寬度靈敏度計算和深度靈敏度計算；第三步：裂紋外形尺寸特征量提??；第四步，裂紋量化算法。本發(fā)明對含任意形狀裂紋構(gòu)件的電磁場分布進行了數(shù)值模擬分析，獲得了磁場分布與裂紋尺寸形狀之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。
【IPC分類】G01N27/83
【公開號】CN105181788
【申請?zhí)枴緾N201410282499
【發(fā)明人】王金鶴
【申請人】王金鶴
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年6月23日