[发明专利]ACFM缺陷智能可视化检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种以交流电磁场检测技术为基础的智能可视化无损检测系统，更具体地说，本发明涉及ACFM缺陷智能可视化检测系统装置、软件和缺陷智能量化与可视化方法。

背景技术

交流电磁场检测(ACFM)是一种新兴的无损检测手段，在石油化工、航空航天等各种场合构件的表面裂纹检测，尤其适于海上平台和水下结构等构件。但是，目前，ACFM技术的应用还没有实现信号处理的自动化，通常是借助于经验人工进行分析处理，不仅效率低，缺陷的定量分析精度也难以提高，而且可视化方面仍是以磁通密度曲线和蝶形图来表示缺陷，不能反映出缺陷的形状信息，可视化水平不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有交流电磁场检测装置和检测方法中存在的各种不足，提供一种交流电磁场检测缺陷的量化和可视化方法，实现检测信号的自动量化，提高检测效率、检测精度，实现缺陷形状的重构，提高检测的可视化水平。

本发明包括交流电磁场检测装置和缺陷可视化方法两部分。交流电磁场检测系统如图1所示，主要由电源、激励信号发生器、功率放大电路、激励探头、检测线圈、信号调理电路、移相器、相敏检波电路、低通滤波电路、A/D采集卡和计算机等几部分组成。激励信号源选择美国INTERSIL公司的精密压控函数发生器ICL8038和射频跟随器产生，提供6KH_Z正弦波作为激励信号。该信号经过功率放大和移相器90⁰移相后分别导入激励探头，激励探头由两个U型锰锌铁氧体铁芯和两组正交载流线圈组成，结构如图2所示，两组载流线圈分别由移相前后相差90⁰的正交激励信号分别驱动，在工件表面激励出匀速旋转的均匀感应电流，产生磁场方向匀速旋转的均匀感应磁场，该结构激励探头有效的弥补了感应电流方向对裂纹方向的限制，达到对任意方向裂纹都有较高检测灵敏度的目的，使裂纹方向检测成为可能。检测线圈采用2维阵列排列，阵列探头沿裂纹长度方向采用提放式行走，提取薄板表面裂纹附近的磁感应强度分量，以电压形式表示磁感应强度。检测信号经过放大、滤波等信号调理电路完成初步处理，引入原始激励信号作为参考信号，对检测信号进行相敏检波和低通滤波。A/D采集卡将模拟信号转化为数字信号送入计算机，通过在LabVIEW环境下设计的数字信号处理软件模块，由计算机对信号进行数字滤波、相关分析，实现信号的矢量测定，并通过开发的ACFM缺陷智能可视化检测软件，实时绘制磁感应强度曲线和蝶形图，实现缺陷的实时判别、自动量化及缺陷可视化描述。

ACFM缺陷智能可视化检测方法包括实施绘制磁感应强度曲线和蝶形图、缺陷实时判定、自动量化、角度计算以及形状可视化等几部分功能，可以通过以下的技术步骤实现：

(1)将探头采集的信号经过放大、滤波、A/D转换以及数字信号处理模块处理后，绘制出磁感应强度曲线，并将磁感应强度两分量正交得到蝶形图；根据磁感应强度曲线和蝶形图，依据考虑相位信息的缺陷实时自动判定方法，实现缺陷的自动判定和报警；

(2)确定缺陷存在后，首先基于有限元分割思想，确定磁场扫描曲线提取步长，离散化检测所得的磁场信号，将探头扫描路径分为n份，长度分别为L_n＝{l₁，l₂，l₃，...，l_n}，提取n个磁场特征向量B_m[i]，i＝1，2，3，...，n；

(3)根据广义回归神经网络(GRNN)缺陷智能定量识别算法，由缺陷磁场信号的特征向量B_m计算得到缺陷的最大长度L和最大深度值D和最大宽度C，根据磁场信号分布与缺陷形状的空间转化算子，计算得到每个分析点上的缺陷形状参数值P[i]＝{L_i，D_i，C_1i，C_2i}，其中，L_i表示该点在缺陷长度方向的坐标，D_i表示该点在缺陷截面形状轮廓上投影的深度方向坐标值，C_1i和C_2i分别表示该点在缺陷表面形状轮廓上投影的宽度方向坐标值；

(4)利用有限元计算模型和步骤(3)中得到的缺陷形状参数P构建ACFM仿真计算模型，经过有限元仿真计算，提取相同分析点位置上的磁场仿真结果B_c[i]，i＝1，2，3，...，n；